Page 23 - 《应用声学》2020年第5期

第 39 卷 第 5 期 张蒙等： 基于动态阈值匹配追踪的主动声呐直达波抑制方法 665

取值，具体参数根据直达波信号的自相关特性，以及 刻可以完整地描述响应值所在区间的起始时刻信
接收信噪比设置：自相关旁瓣低、信噪比较高时，设 息。在每个区间内搜索最大值，本次仿真中可以同
置较小的α；自相关旁瓣高或信噪比较低时，设置较 时估计得到7个响应值。
大的α 值。 接下来进行重构抵消仿真，验证所提算法在直
达波抑制中的性能，并与既有方法做对比。采用声
2 仿真分析与海试数据处理 源信号为时长为18 s的伪随机信号，带宽为100 Hz；

在声源信号后第4 s加入一段弱信号模拟回波，加入
本节对所提算法与 OMP 以及 StOMP 算法进
的信号与发射信号波形相同，根据声源信号能量强
行计算机仿真实验，对比3 种算法的收敛速度、干扰
度设置加入信号的幅值为0.005，计算得到该情形下
抑制效果以及波形信息保留效果等方面的性能。最
声源信号能量与模拟回波的能量相差约 33 dB。由
后，再用 3 种算法处理海试数据，对比 3 种算法在试
于伪随机信号的自相关主旁瓣比约为 25 dB，因此
验环境中的性能差异，验证算法的实用性。
模拟回波信号将被直达波信号完全掩蔽。图5(a) 是
2.1 数值仿真分析
仿真信号的波形情况，图5(b) 是分别将声源信号和
令信道扩展宽度 M = 0.3 s，响应路径个数为
模拟回波信号匹配滤波输出的结果，模拟回波信号
K = 8，每个路径的响应强度随机。信道冲击响应和
的检测输出幅度为 0.21，回波完全淹没在声源信号
带宽 100 Hz 的响应的包络分别如图 4(a) 所示。仿 的旁瓣中。
真中设定阈值为 1，利用式 (5)、式(6)、式(7) 中的方
2.0
法，分割得到的区间示意图如图 4(b) 所示，红色线 1.5 ܦູηՂ ຋ҫηՂ
条是对符号函数差分的结果，该差分函数的非零时 1.0
ҫКᄊηՂ
0.5
6 ࣨϙ 0
5 η᥋фѤ־ऄ
sincѦ஝ᤃͫ -0.5
4
-1.0
3
-1.5
ूए 2 -2.0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
1
௑ᫎ/s
0
(a) ͌ᄾηՂᄊฉॎ
-1
3.5
-2
0 0.1 0.2 0.3 ܦູηՂ
3.0
௑ण/s വલڀฉ
2.5
(a) η᥋־ऄ
6 ࣨϙ 2.0 0.3
η᥋фѤ־ऄ
5 sincѦ஝ᤃͫ 1.5 0.2
sgnѦ஝
4 ࣀѬፇ౧ 1.0 0.1
20 30 40
3 0.5
ूए 2 0
20 25 30 35 40
1
௑ᫎ/s
0
(b) Ӝᦡ໚ฉᣥѣ
-1
图 5 仿真信号波形及匹配滤波输出
-2
0 0.1 0.2
௑ण/s Fig. 5 Signal waveform in simulation and output
(b) ӝᫎѬҟᇨਓڏ of matched filter
图 4 信道响应及区间分割示意图 分别采用 OMP 算法、DTMP算法 (α = 0.5) 和
Fig. 4 Schematic diagram of channel response and StOMP 算法抵消直达波后进行匹配滤波并输出包
interval grouping 络。图 6(a) 是 OMP 算法迭代 100 次后的重构抵消