Page 47 - 《应用声学》2020年第4期
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第 39 卷 第 4 期          宁江波等: 近场聚焦逆波束形成的 UUV 平台噪声自适应抵消                                        533


             海水吸收损失,噪声源视为点声源,按照球面波                             端射方向;海面反射噪声到达舷侧阵的能量相比直
             扩展传播方式。仿真参数设置同上,一个目标位                             达噪声则要弱,当未对噪声进行抵消时,方位历程
             于远场,深度恒为 20 m,运动轨迹如图 11 所示,                       图上看不到目标的轨迹。图13(b)中,在进行干扰抵
             假设 UUV 始终位于原点,其深度、纵倾角和横滚                          消之后,直达噪声与海面反射噪声的所在的方位出
             角随时间变化如图 12 所示。以右舷侧阵为例,设                          现了明显的消除,低信噪比的目标信号也凸显了出
             定 UUV 平台参数;目标信号和噪声干扰均为高                           来。对比图13(a)、图13(b)可知,在消除自噪声干扰
             斯白噪声,信干比为 −30 dB,信噪比为 −10 dB,                     之后,可以提高 UUV 舷侧阵对弱目标信号的探测
             处 理 频 带 1 kHz ∼ 4 kHz, 频 带 划 分 为 301 个            能力。此外,当目标穿过自噪声干扰区域时,目标方
             窄带。                                               位会因干扰抵消而中断,这是因为当干扰方位与目

                    3.0                                        标方位相近时,噪声干扰的导向向量与目标的导向
                                           UUVͯᎶ               向量存在着较大的相关性,使得目标信号也一并被
                    2.5                    ᄬಖᓈᛡᢾᤜ
                                                               抵消。
                    2.0
                   Y/km  1.5

                                                                       20
                    1.0
                                                                       40
                    0.5
                                                                     ௑ᫎ/s  60
                     0
                        -1.5 -1.0 -0.5  0   0.5  1.0                   80
                                    X/km
                                                                      100
                        图 11  UUV 与目标相对位置
                                                                      120
                     Fig. 11 Position of UUV and target
                                                                               -50      0       50
                                                                                      வͯ/(°)
                                                                               (a) ࣰ੸ખ๗Ғᄊவͯԋሮڏ
                    20          20           20

                    40          40           40
                                                                       20
                  ᰦ䰤/s  60     ᰦ䰤/s  60     ᰦ䰤/s  60                   40
                                                                     ௑ᫎ/s
                    80          80           80                        60
                                                                       80
                   100          100         100
                                                                      100
                   120          120         120
                                                                      120
                       6  8        -2 0 2      0  5 10
                     ␡ᓖ/m         㓥ٮ䀂α/(°)     ⁚┊䀂γ/(°)                        -50      0       50
                                                                                      வͯ/(°)
                     (a) ງए              (b) ጫϚᝈ            (c) ഷ໔ᝈ
                                                                                (b) ࣰ੸ખ๗Ցவͯԋሮڏ
                   图 12  深度、纵倾角和横滚角随时间变化图
                                                                          图 13  噪声干扰抵消前后对比
               Fig. 12 The time record of depth, pitch angle and
                                                                  Fig. 13 Comparison before and after interference
               roll angle
                                                                  cancellation of noise
                 采用常规波束形成,进行干扰抵消前后的方位
             历程图分别如图 13(a)、图13(b)所示。图13(a)的仿                       图 14 是图 13 方位历程图中 80 s 处的方位谱对
             真结果表明,直达噪声在 −90 的区域内产生了一                          比,更加清晰地展现了尾部自噪声对目标信号的掩
                                        ◦
             个干扰区域,其范围较大,并且近似位于舷侧阵的                            盖以及进行干扰抵消后所凸显的目标方位。
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