Page 27 - 《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 669

对比 3 种算法中的回波响应强度，OMP 算法 [4] Applebaum S P, Howells P W, Kovarik J C. Mul-
的回波响应强度为 1.37，DTMP算法的回波响应强 tiple intermediate frequency side-lobe canceller: U.S.,
4044359[P]. 1977–08–23.
度 1.31，两者的回波响应强度接近；而 StOMP 算法
[5] van Veen B D, Buckley K M. Beamforming: a versatile ap-
的回波响应强度为 1.04，相比前两种算法，回波损 proach to spatial filtering[J]. IEEE ASSP Magazine, 1988,
失较为严重。实验环境中，无法获得回波的期望 5(2): 4–24.
[6] 高洁, 侯卫民, 刘云涛, 等. 一种自适应的主动声呐直达波干
响应幅度，因此计算各算法间输出回波强度的比
扰抑制算法 [J]. 声学技术, 2008, 27(3): 418–422.
值。DTMP 算法输出结果与 StOMP 算法的比值为 Gao jie, Hou Weimin, Liu Yuntao, et al. An adaptive
2 dB，与OMP算法的输出结果的比值为−0.38 dB。 algorithm of direct path interference suppression for ac-
tive sonar detection[J]. Technical Acoustics, 2008, 27(3):
对比后可以看出，在保留回波信息方面，DTMP 算
418–422.
法与OMP算法相近，优于StOMP算法。 [7] 高守传, 黄春琳, 粟毅. 基于 RLS 横向滤波自适应抵消法的
回波检测结果说明，StOMP 算法输出结果中 直达波抑制 [J]. 信号处理, 2004, 20(6): 566–571.
Gao Shouchuan, Huang Chunlin, Su Yi. Direct wave
的干扰的能量虽然更低，但是由于信道估计结果存
suppression based on adaptive interference canceling
在失真，反而破坏了回波的波形，导致回波的处理增 method[J]. Signal Processing, 2004, 20(6): 566–571.
益存在严重损失；而 OMP 算法和 DTMP 算法估计 [8] 汪洋, 刘清宇, 段睿, 等. 波束形成后多干扰抵消方法 [J]. 声
的信道响应更接近直达波真实信道，在抑制直达波 学学报, 2019, 44(4): 687–697.
Wang Yang, Liu Qingyu, Duan Rui, et al. Postbeam-
干扰的同时很好地保留了回波的信息，这与仿真中 fomer interference canceler for multiple interferes[J]. Acta
的结论吻合。海试数据处理结果说明了本文方法兼 Acustica, 2019, 44(4): 687–697.
[9] 苏晓星, 张仁和, 李风华. 利用波导不变性提高声场的水平纵
具抑制效果和收敛速度优势。
向相关 [J]. 声学学报, 2006, 31(4): 305–309.
Su Xiaoxing, Zhang Renhe, Li Fenghua. Improvement of
3 结论 the longitudinal correlations of acoustical field by using

the waveguide invariance[J]. Acta Acustica, 2006, 31(4):
针对双基地声呐中的直达波干扰，本文基于信 305–309.
号波形重构的思想，研究了通过估计直达波的信道 [10] 芦嘉, 生雪莉, 凌青, 等. 双基地声呐发射声屏蔽技术 [J]. 哈
尔滨工程大学学报, 2015, 36(9): 1177–1182.
响应重构直达波波形，对接收信号进行直达波抑制
Lu Jia, Sheng Xueli, Ling Qing, et al. Transmision shield-
的方法，这种重构抵消算法几乎不影响直达波以外 ing technology for bistatic sonar[J]. Journal of Harbin En-
的信号。针对现有信道估计算法存在的问题，提出 gineering University, 2015, 36(9): 1177–1182.
[11] 周泽民, 曾新吾, 关承宇, 等. 连续波主动声呐的直达波抑制
了一种DTMP算法估计直达波信道响应，兼顾重构
处理方法研究 [J]. 应用声学, 2019, 38(4): 674–680.
精度和重构效率。数值仿真与海试数据处理结果表 Zhou Zemin, Zeng Xinwu, Guan Chengyu, et al. Re-
明与传统算法相比，所提算法在几乎不损失重构精 search on strong direct blast suppression for contimuous
度的情况下，大幅提高了直达波重构效率，有效地消 active sonar[J]. Journal of Applied Acoustics, 2019, 38(4):
674–680.
除了双基地声呐中的直达波干扰，具有很强的实用 [12] Stojanovic M, Catipovic J, Proakis J G. Adaptive multi-
价值。 channel combining and equalization for underwater acous-
tic communications[J]. The Journal of the Acoustical So-
ciety of America, 1993, 94(3): 1621–1631.
参 考 文 献 [13] Carbonelli C, Mitra U. A simple sparse channel estima-
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[1] Xu L, Li J, Jain A. Impact of strong direct blast on active 2007: 1–6.
sonar systems[J]. IEEE Transactions on Aerospace and [14] Berger C R, Zhou S, Preisig J C, et al. Sparse channel
Electronic Systems, 2015, 51(2): 894–909. estimation for multicarrier underwater acoustic communi-
[2] Karatas M, Craparo E. Evaluating the direct blast ef- cation: from subspace methods to compressed sensing[C].
fect in multistatic sonar networks using Monte Carlo OCEANS 2009-EUROPE, 2009: 1–8.
simulation[C]. 2015 Winter Simulation Conference, 2015: [15] Blumensath T, Davies M E. Iterative hard thresholding
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[3] Dajun S, Jiwu Z, Hualin L. A study on tank experiment Harmonic Analysis, 2009, 27(3): 265–274.
of direct blast suppression in bistatic sonar[C]. 2011 IEEE [16] Donoho D L, Tsaig Y, Drori I, et al. Sparse solution of
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cations and Computing (ICSPCC), 2011: 1–4. orthogonal matching pursuit[J]. IEEE Transactions on In-
formation Theory, 2012, 58(2): 1094–1121.