Page 130 - 《应用声学）》2023年第5期

1022 2023 年 9 月

DOA 估计的方差对比能更清晰地反映改进 LCMV
24 ᄱࣰขງएͥᝠ
对隧道效应的抑制效果，其 DOA 估计方差仅为加
23 ေ᝷ງए
窗波束形成的 1/30。图 13 为改进 LCMV 算法下的 22
测深结果，可以看到与理论中基本相符，偏差在理 21
论深度值的±1.5%以内。通过以上仿真验证了改进 ඵࣱᡰሏ/m 20
LCMV 算法可以有效抑制隧道效应，解决了 Burst 19
18
模式中相邻帧隧道效应干扰与部分波束重叠而影
17
响测深质量的问题，也说明了在海底平坦的情况下 16
Burst 模式通过设置发射间隔大于最大波束持续时 15
-30 -20 -10 0 10 20 30
间可以保证各帧信号在时间角度域可分，通过前一 ງए/m
帧的测深信息可以预估当前帧的信号部分并分离
图 13 改进 LCMV 的测深结果
出来，采用与单帧类似的测深算法进行有效的深度 Fig. 13 Depth sounding based on improved
估计。 LCMV

-25
ҫిDOAͥᝠ ՊฉౌDOAͥᝠ 3 结论
-30
-35 论文研究了声速较慢引起的多波束测深声呐

ᝈए/(°) -40 系统帧率较低的问题，根据海底地形缓变和各角
度海底回波持续时间较小的特性，提出了一种基
-45
-50 于 Burst 模式的多波束声呐高帧率测深方法。针对
-55 Burst 模式中相邻帧的隧道效应干扰影响海底部分
信号的问题，采用改进的 LCMV 算法抑制隧道效
-60
应，并进行了仿真实验。实验表明改进 LCMV 算法
24 26 28 30 32 34 36 38 40
ᡰሏ/m 能有效抑制隧道效应，在海底平坦的情况下，Burst
模式通过设置发射间隔可以使各帧信号在时间角
图 11 改进 LCMV 的相干法 DOA 估计
度域分离，从而有效提取各帧数据并完成深度估计。
Fig. 11 DOA estimation of interferometry algo-
在最大波束控制角为 60 、波束主瓣宽度为 3 的情
◦
◦
rithm based on improved LCMV
况下，Burst 模式的帧率提升为单帧模式的 3.3 倍。
4.0
Burst 模式也存在一些问题，如每组多帧信号之间
ஈᤉLCMV
3.5
ҫቔฉౌॎੇ 发射间隔不均匀，将导致海底的非均匀采样，同时该
3.0
模式适用于平坦缓变的海底地形，在复杂地形下可
2.5
能会导致帧率提升率降低。
வࣀ 2.0
1.5
参 考 文 献
1.0
0.5
[1] Könnecke S. The new ATLAS FANSWEEP 30
0
22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 COASTAL: a tool for efficient and reliable hydrographic
ງए/m survey[C]// International Conference on Offshore Me-
图 12 加窗波束形成和改进 LCMV 相干法 DOA 的 chanics & Arctic Engineering, 2006.
[2] 鲁东, 陈宝伟, 李海森, 等. 浅水多波束高帧率测深技术研
方差对比
究 [J]. 应用声学, 2015, 34(4): 303–310.
Fig. 12 Comparison of DOA variance of interfer- Lu Dong, Chen Baowei, Li Haisen, et al. Technology of
ometry algorithm between windowed beamform- the multi-beam high frame rate bathymetry in shallow wa-
ing and improved LCMV ter[J]. Journal of Applied Acoustics, 2015, 34(4): 303–310.