水平阵列波束信号谱图干涉结构影响分析
研究发现,在浅海环境中,水平线列阵基于统一权值的波束形成输出信号的LOFAR谱图中仍然可观测到与单水听器呈现的几乎相同的干涉条纹结构.实际中,当水平阵列较短或者频率低时(孔径小于波长),利用统一权重方式对阵列数据进行波束形成处理可以获得期望的结果,阵列处理输出声强包含了目标声源产生的干涉条纹信息而抑制非声源方向的噪声.实际中阵列的长度、信号频率低以及阵元权重对于阵列波束输出信号干涉结构有一定影响,对于阵列很长或者频率较高时(孔径远大于波长),统一权重的波束形成处理方式,波束输出干涉条纹结构变得模糊.为分析这一现象的具体原因,本文基于声场简正波理论,推导了各阵元均匀权重条件下波束响应函数具体形式,讨论了响应函数与阵长、频率之间的关系,并进一步分析其对波束输出信号干涉结构的影响.本文在探讨水平阵列基于均匀权重处理时，阵列波束输出信号形式基础上，分析了阵列波束输出信号时频谱中干涉条纹结构差异的原因。理论分析和数值仿真结果表明，水平阵列波束形成处理过程，本质上实现了对声场简正波的滤波处理，因此在利用阵列波束信号实现目标定位过程中需要充分考虑阵长、频率及简正波水平波数取值范围之间的关系，避免相关号数的简正波特征被“滤波”处理；同时，合理利用信号频率和阵列长度之间的关系(如选择目标噪声高频谱或利用长阵)，可实现由部分号数的简正波形成阵列输出信号。下一步可探索该现象在水平阵列的水下目标定位中的应用。
水下目标定位 水平阵列 波束信号谱图 干涉结构 响应函数
徐国军 张林 韩梅 周艳霞
海军潜艇学院,山东青岛266199
国内会议
哈尔滨
中文
237-238
2017-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）