Page 219 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 周泽民等： 连续波主动声呐的直达波抑制处理方法研究 679

以致在 20 方位附近形成最高的波峰；虽然在目标 方法和 MVDR 干扰抑制方法的时域图与联合抑制
◦
方位上可看到谱峰，但在声源与目标方位更近的情 方法的处理结果接近，因此图 4(c) 仅显示了联合抑
况下易被直达波能量掩蔽。 制方法处理得结果。从图 4(a) 可看出，即使为目标
图3 红色实线为联合抑制方法处理得到的波束 所在CBF波束信号，也仅能显示强直达波的时频结
能量分布结果。采用的零点约束和声源点屏蔽权分 果；图 4(b) 结果中包含了直达波和目标回波的时频
别与前叙两种方法一致；该曲线中直达波所在及附 结果，且回波信号的能量占优，声屏蔽抑制起到了干
近的方位能量被明显抑制，能够凸显目标方位谱峰。 扰抑制作用；图4(c)仅显示了目标回波的时频结果，
波束形成后，选取目标方位所在的波束信号进 说明联合抑制方法能有效去除直达波影响。
行时域转换，并对整个发射信号周期内的信号作短 以上仿真结果验证了联合抑制方法可有效抑
时傅里叶分析。图 4(a)、4(b) 分别为 CBF 方法和声 制直达波干扰，提高目标的检测能力。将联合抑制
屏蔽方法对应的目标波束时频结果。由于常规零陷 方法对应的时频结果做去调频处理，得到时间-距离
模糊度图，如图 5 所示。从图 5 可以看到，从7.1 s 开
dB
1700 0 始距离约为 10650 m 处有目标存在。该时间与距离
1600 -5 对应着信号从声源到目标再到接收阵列的传播过
-10
1500
-15 程；已知目标波束方位情况下，获知目标的距离也就
1400 -20
ᮠဋ/Hz 1300 -25 得到了目标位置。
1200
1100 -30 dB 0
-35 12
1000 -40 -5
900 -45 10 -10
800 -50 -15
2 4 6 8 10 12 14 16 18 8
௑ᫎ/s -20
(a) CBF ᡰሏ/km 6 -25
dB -30
1700 0 4
1600 -5 -35
-10 -40
1500 2
-15 -45
ᮠဋ/Hz 1400 -20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -50
1300
-25
௑ᫎ/s
1200
1100 -30
-35
1000 -40 图 5 联合抑制处理后的时间 -距离模糊度图
900 -45 Fig. 5 Rang-time ambiguity image formed from
800 -50
2 4 6 8 10 12 14 16 18 the combined suppression processing
௑ᫎ/s
(b) ܦࡖᘉ 4 结论
dB
1700 0
-5
1600 本文分析了连续波主动声呐的信号模型和信
-10
1500
-15 号处理流程等，针对基于波束形成的直达波抑制算
1400 -20
ᮠဋ/Hz 1300 -25 法进行了研究。给出了常规波束方向零陷、MVDR
干扰抑制和声屏蔽干扰抑制的原理，在此基础上提
1200
1100 -30 出基于声屏蔽和方向零陷的联合抑制方法。仿真结
-35
1000 -40
900 -45 果表明，在强直达波条件下，CBF 处理的目标波束
800 -50 能量被完全掩蔽，对应的目标时频结果也无法显现；
2 4 6 8 10 12 14 16 18
௑ᫎ/s 其他干扰抑制方法均能在一定程度上凸显目标波
(c) ᐏՌઃ҄ 束能量，而联合抑制方法能更有效抑制直达波干扰；
图 4 目标方位波束信号的时频图 时频处理结果显示，联合抑制方法可以消除目标波
Fig. 4 Spectrogram of beam signal correspond to 束中的直达波的影响，在时间-距离模糊度图上得到
contact direction 清晰的目标位置。本文的仿真仅验证了联合抑制方