【摘 要】
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水声传感器阵列的孔径大小总是有限的,常规波束形成方法在合成目标信号时的干扰抑制能力也是有限的,如何在干扰和噪声背景下得到高信噪比的期望目标信号,是水声信号处理的重
【机 构】
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中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京,100080
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水声传感器阵列的孔径大小总是有限的,常规波束形成方法在合成目标信号时的干扰抑制能力也是有限的,如何在干扰和噪声背景下得到高信噪比的期望目标信号,是水声信号处理的重要问题.Frost提出的线性约束最小方差(LCMV)和Griffiths和Jim提出的广义旁瓣对消(GSC)的时域自适应方法,统计上输出信号和干扰加噪声比(信干噪比)最大,但需要大规模的延时调整网络,且网络调整频繁,计算量大,难以适应水声应用的需要.另一类信号估计方法是先将信号变换到频域,然后利用各频点的互谱密度矩阵得到最优权矢量,最后波束形成合成目标信号.其中应用较广的是Capon提出的最小方差无畸变响应(MVDR)算法,该方法实现了对阵列接收目标信号到达角的高分辨估计.但MVDR方法难以用于阵列数据的目标信号合成,这是由于目标到达角估计值的微小误差、阵列位置的扰动和声场模型的偏差都会导致阵列的信号增益显著降低.为了解决MVDR对失配敏感的问题,Cox提出了对角加载的稳健MVDR方法,但加载量预先不能得到,不适于应用.下文提出的"零点展宽稳健信号合成算法",利用多波束扫描得到的噪声和干扰的强度、方位信息,构造仅包含干扰和噪声信息的互谱密度矩阵,通过信干噪比最大化得到最优权矢量.同时通过零点展宽,对干扰方向设定角度范围实现抑制;利用MVDR的对角加载方法,使算法具备了合理的干扰抑制能力和白噪声增益.
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