Page 107 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 刘建设等： 冰下运动目标主动探测技术研究 567

与水平面平行，发射波束宽度水平方向为 120°，垂 束宽度水平方向为1°，垂直方向为30°。实验简图如
直方向30°；接收基阵为 96元等间隔直线阵，接收波 图8所示。

0.20
0.08 0.30
50 50 0.07 50
0.16 0.25
0.06
40 0.12 40 0.05 40 ᄬಖ 0.20
ᡰሏ/m 30 0.08 ᡰሏ/m 30 0.04 ᡰሏ/m 30 0.15
0.03
20
20
20
0.10
0.02
10 0.04 10 10 0.05
0.01
0 0 0 0 0
60 40 20 0 -20-40-60 60 40 20 0 -20-40-60 60 40 20 0 -20-40-60
வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O)
(a) ᑀఀࣀѬข1 (b) IALMፇ౧ (c) ᑀఀࣀѬข2
图 7 目标分离图
Fig. 7 Target separation results
ڍࠀᜉᎶ тࡏ
3 结论
0.6 m
基于凸优化的低秩矩阵恢复是近年来的研究
热点，在视频图像处理、计算机视觉等很多领域有
1.0 m
< 50 m 着应用，然而在冰下目标探测领域鲜有应用。本文
以低秩矩阵恢复为理论基础，开展冰下主动声呐目
˟үܦչ ROV
标探测技术的研究，并通过程序仿真、实验验证等
图 8 松花江实验简图
方面进行了性能分析：
Fig. 8 Experiment illustration in Songhua River
(1) 对于相同长度的接收线阵，使用 APG 算法
选取了 10 帧原始信号进行波束形成处理，图 9
处理时，等间隔线阵处理效果要优于非等距线阵。
是运用 IALM 算法处理输出的某一帧图像。循环执
(2) 均匀间隔圆形阵输出的每一帧数据为时
行了 34 次，rank(D) = 5，∥X∥ 0 = 3874221。验证
间 - 方位角 - 俯仰角的三维矩阵，数据量要远大于
了在主动声呐接收基阵为均匀线列阵情况下，算法
线阵输出的时间-方位角二维矩阵，IALM与EALM
上的实际应用性。
和APG相比，更适用大数据量条件下的处理。
T10 6 T10 4 (3) 算法 IALM 与背景差分法相比，在冰下主
50 12 50
7 动探测动目标场景下更具优越性。
(4) 冰下松花江实验中运用 IALM 能够实现冰
10
40 40 6
下混响与运动目标的分离，验证了在主动声呐接收
8 5
30 ᄬಖ 30 基阵为线阵情况下低秩矩阵恢复算法的实际应用
ᡰሏ/m 6 ᡰሏ/m 4 效果。
20 20 3
4
2 参 考 文 献
10 10
2
1
[1] 李启虎, 王宁, 赵进平, 等. 北极水声学: 一门引人关注的新型
0 0 0 学科 [J]. 应用声学, 2014, 33(6): 471–483.
-50 0 50 -50 0 50
Li Qihu, Wang Ning, Zhao Jinping, et al. Arctic un-
வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O)
derwater acoustics: an attractive new topic in ocean
(a) ᄬಖ (b) ࠁཙ
acoustics[J]. Journal of Applied Acoustics, 2014, 33(6):
图 9 目标与混响分离图 471–483.
Fig. 9 Separation result [2] 殷敬伟, 杜鹏宇, 朱广平, 等. 松花江冰下声学试验技术研
究 [J]. 应用声学, 2016, 35(1): 58–68.