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主动声纳工作方式下,海洋混响是重要的干扰源之一,且由于混响与目标回波信号的强相关性,使得混响的抑制成为一个难题,所以抗混响信号处理方法的研究是主动声纳目标探测的重要课题之一。本文研究了以时空域和时频域为基础的主动声纳抗混响信号处理方法,提出了通过时空处理和时频处理方法抑制双基地声纳直达波的技术,并进行了相应的实验验证。其主要内容有以下几个方面。
首先,研究了主动声纳的时空域抗混响信号处理方法,包括改进匹配滤波方法、自适应阵列处理方法、以及主分量反演算法。重点研究了主分量反演(PCI)算法,主要针对调频声纳信号,提出了基于发射信号本征带宽秩估计的主分量反演信号检测方法,通过仿真和海试数据验证了方法的抗混响效果。进一步分析研究了PCI算法在一定信混比条件下的适用性及PCI前向矩阵奇异值分解的分量信号的正交性问题,得到了一些有用的结论。
其次,研究了主动声纳的时频域抗混响信号处理方法,包括常用的分数阶傅里叶变换(FRFT)、Radon-Wigner变换(RWT)、Wigner-Hough变换(WHT)以及Radon-Ambiguity变换(RAT)等,分析比较了这几种方法检测调频信号的原理及性能。在此基础上,提出了一种基于Radon-Ambiguity变换与分数阶Fourier变换相结合的RAT-FRFT调频信号检测方法,与RWT法和FRFT扫描法相比,该方法将调频信号的检测问题变为-维搜索问题,简化了信号检测过程。通过计算机仿真和实测海试数据分析,证明了该方法的有效性。
最后,考虑时空和时频信号处理算法在双基地声纳直达波抑制上的应用。对双基地声纳基本理论进行了简单的介绍。重点讨论了直达波抑制问题,提出了利用时空信号处理和时频信号处理抑制直达波的技术。