[发明专利]一种阵元位置微扰信号迭加抗海底混响方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阵元位置微扰信号迭加抗海底混响方法，具体涉及一种在不改变测量环境和测量设备的情况下，提高信混比的方法。

背景技术

海洋本身和其界面含有许多不同类型的不均匀性介质，当发射信号经过时产生多次反射、散射，形成混响。在浅海情况下，海底混响是主要的干扰背景，尤其是沉底和掩埋目标的回波较弱，信混比较低，因此如何提高信混比是一个重要的问题。提高信混比的方法一般有设计发射信号形式（主动声纳组合波形抗混响性能研究，声学技术，2009，28（5）），信号处理方法（专利申请号：200810231874.2）等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不改变测量环境和测量设备的情况下，提高信混比的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括如下步骤：

（1）选择微扰参数：

海底散射系数的相关半径与海底的起伏不平整性和海底粗糙度有关。在一定条件下，颗粒细小的沙粒比颗粒稍粗的沙粒相关半径要大。选择海底散射系数的相关半径L₁；

目标信号的相关半径同时与其材质和大小有关，选择目标的相关半径L₂；

选择适当的微扰参数L，，取f₁(L₁)＜L＜f₂(L₂)，这时在不同位置接收到的目标信号是相关的而混响是不相关的，迭加后使得混响部分抵消；

（2）在不同位置r₁(L),r₂(L),r₃(L)…接收信号：

p(r₁)＝H(r₁)+S(r₁)

p(r₂)＝H(r₂)+S(r₂)

p(r₃)＝H(r₃)+S(r₃)

    ·

    ·

    ·

其中，H(·)为在不同位置接收到的混响信号，S(·)为在不同位置接收到的目标信号；

（3）迭加不同位置的接收信号，计算信混比：

其中，p(r_k)为阵元微扰动后在r_k位置接收到的信号，P_sum为迭加后的总的信号，N为阵元位置微扰动的次数。需要注意的是，在这N次的阵元位置微扰中，海底与目标保持相对静止。

本发明的有益效果在于：

本发明可以有效的抑制混响，增强回波信混比，可以提高主动声纳检测目标的能力。

附图说明

图1为海底混响模型示意图；

图2为海底混响信号不同方向相关半径；

图3为球面波在刚性球表面的散射；

图4为刚性球目标信号不同方向相关半径；

图5为信混比；

图6为3号阵元信混比的周期性。

具体实施方式

本发明的目的在于提出一种能在不改变测量环境和测量设备的情况下，能够提高信混比的方法，避免了复杂的信号处理方法。本发明物理意义明确，方法简单易懂。

技术方案：选择适当的微扰参数，阵元首先在某个位置固定，然后根据微扰参数在不同方向移动阵元，接收阵元在不同位置的信号。将接收到的所有位置的信号迭加，可以抵消海底混响中不相关部分，来降低混响信号强度，使得信混比增大。

仿真模拟实验方法：用单元散射模型来仿真海底混响，阵元微扰动法增强接收目标信号强度。具体内容如下：

第一步，计算海底散射系数的相关半径L₁。

海底散射系数的相关半径与海底的起伏不平整性和海底粗糙度有关。一般说来颗粒细小的沙粒比颗粒稍粗的沙粒相关半径要大。选择海底散射系数的相关半径L₁。

仿真接收水听器阵接收到的海底混响信号（如图1所示）。

第二步，计算目标的相关半径L₂。

根据球面波在刚性球上的散射波分布可以得到刚性球的相关半径L₂。

仿真球面波在刚性球表面的散射波分布（如图2所示）。

第三步，选择适当的阵元微扰参数L。