[实用新型]基于单近场校正源的拖曳线列阵阵形估计装置

说明书

本实用新型属于阵列信号处理领域，为实现校正源的精确方位控制，从而提高阵形估计精度。为此，本实用新型采用的技术方案是，基于单近场校正源的拖曳线列阵阵形估计装置，由拖曳船，近场校正源，拖曳线列阵，阵元，信号采集模块，信号传输模块和信号处理模块组成；近场校正源安装在拖曳船的头部或尾部，并通过位置传感器确定校正源的位置坐标，阵元接收经过水声信道传播的声信号，并将其转化为电信号，通过信号采集模块对电信号进行采集，将模拟信号转化为数字信号，在信号传输模块中将各个阵元数据进行打包编码处理，并传给信号处理模块。本实用新型主要应用于阵列信号处理场合。

技术领域

本实用新型属于阵列信号处理领域，特别是关于基于单近场校正源的拖曳线列阵阵形估计方法和装置。

背景技术

拖曳线列阵声呐已广泛应用于海洋监测和战略预警等方面，但由于船体速度的变化、突然转向、洋流等的扰动使得拖曳阵形发生弯曲，而大多数阵列信号处理算法如多重信号分类(Multiple Signal Classification，以下简称MUSIC)、子空间拟合等均是在阵形精确已知的前提下实现定位的，所以在对声源方位角进行估计前首先要对阵形进行校正。目前有源阵形估计方法均假设辅助校正信源为远场源，而拖曳线列阵声呐系统的孔径一般较大，需在远离船只等探测平台的位置放置方位精确已知的校正源，但由于海上复杂的海况导致很难保证远场校正源的精确方位，使得校正后的阵形与实际阵形相比误差较大，这大大限制了实际的应用。为了克服利用远场校正源所面临的问题，本实用新型提出了一种利用单近场源的高精度拖曳阵阵形估计方法及装置。通过将近场校正源放于拖曳船上，可以实现校正源的精确方位控制，从而提高阵形估计精度。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型旨在提出一种利用单近场校正源的高精度拖曳线列阵阵形估计方法及装置。通过将近场校正源放于拖曳船上，实现校正源的精确方位控制，从而提高阵形估计精度。为此，本实用新型采用的技术方案是，基于单近场校正源的拖曳线列阵阵形估计装置，由拖曳船，近场校正源，拖曳线列阵，阵元，信号采集模块，信号传输模块和信号处理模块组成；近场校正源安装在拖曳船的头部或尾部，并通过位置传感器确定校正源的位置坐标，阵元接收经过水声信道传播的声信号，并将其转化为电信号，通过信号采集模块对电信号进行采集，将模拟信号转化为数字信号，在信号传输模块中将各个阵元数据进行打包编码处理，并传给信号处理模块。

本实用新型的特点及有益效果是：

本实用新型能有效克服现有阵形估计方法多依赖于远场校正源的实用性差，计算量大的缺点，通过信号子空间和阵列流型矩阵的列向量张成的子空间相同的特点，可求解不同阵元到参考阵元之间的相位差，计算方法简单，降低了计算量；采用单个近场校正源进行阵形估计，在拖曳线列阵阵元间距已知的前提下，通过将近场校正源放置于拖曳船上，可以精确控制校正源的方位，符合实际应用情况，提高估计精度；且本实用新型只采用一个近场源，减小校正源位置测量不准确引起的误差，可进一步降低计算量。

附图说明：

本实用新型的其它目的和方面将参考附图从以下具体实施方式中变得清楚，附图中：

图1示出本实用新型的拖曳线列阵阵形估计系统总体方案框图。

图2示出本实用新型基于单近场校正源的阵形估计模型的示意图。

图3示出本实用新型基于单近场校正源的阵形估计方法框图。

图4示出本实用新型中不同信噪比SNR下的阵元位置坐标的平均均方根误差和CRLB值。

图5示出采用本实用新型方法的5种不同阵形的估计结果。

图6示出采用本实用新型提出的方法校正阵形前后MUSIC算法的DOA估计结果图。