专利名称：一种水下混响干扰的自适应抵消方法
技术领域：
本发明涉及的是一种沉底目标探测领域的目标回波信号检测方法。
背景技术：
现有的自适应噪声抵消方法应用于水下混响自适应抵消取得了一定的效果，然而其缺点在于参考信号中常常包含有目标回波信号，这就使得抵消混响的同时，也将目标回波信号也抵消掉，因此不能有效的探测到目标。
发明内容
本发明的目的在于提供用于水下混响背景中的目标回波信号检测的一种水下混响干扰的自适应抵消方法。本发明的目的是这样实现的本发明一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是(1)对N个阵元的接收信号进行分裂波束形成，形成左右两个同向的波束输出Xl、 x2，左右波束各由M个阵元数据波束形成得到；(2)对左波束输出数据倒相处理，然后与右波束输出数据相加，相加后的数据作为自适应混响抵消器的参考信号d ；(3)分别对左右波束信号X1、X2进行自适应混响抵消，自适应混响抵消器为FIR结构的自适应滤波器，其输入信号为波束输出信号，参考信号为左波束输出数据倒相处理后与右波束输出数据相加后的数据d ；(4)将左右波束信号通过自适应混响抵消器后的两路输出ei、e2进行相乘及积分处理得到最终输出y。本发明还可以包括1、所述的自适应混响抵消器的参考信号由对右波束输出数据倒相处理、然后与左波束输出数据相加得到。2、所述的对N个阵元的接收信号进行分裂波束形成，左右两个波束阵元有重叠。3、所述的波束形成的算法采用时延或相移波束形成算法。4、所述的自适应混响抵消的算法采用LMS算法。本发明的优势在于进一步抑制了混响干扰，提高了检测性能。
图1为本发明的流程图；图2为本发明的信号处理过程示意图；图3为本发明与匹配滤波后平方包络检波的结果比较；图4为本发明与分裂波束乘积阵处理方法的结果比较。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1 4，本发明的工作过程第一步，对N 个阵元的接收信号进行分裂波束形成，形成左右两个同向的波束输出Xl、x2，左右波束各由M个阵元数据波束形成得到。波束形成时，左右两个波束可有部分阵元重叠。波束形成算法采用时延或相移波束形成算法。第二步，对左(右)波束输出数据倒相处理，然后与右(左)波束输出数据相加， 相加后的数据作为自适应混响抵消器的参考信号d。第三步，分别对左右波束信号Xl、X2进行自适应混响抵消，自适应混响抵消器为自适应滤波器，本方法中采用FIR结构，其输入信号为波束输出信号，参考信号为左(右)波束输出数据倒相处理后与右(左)波束输出数据相加后的数据d。自适应算法可采用LMS 算法。第四步，利用混响与信号的空间相关性不同，将左右波束信号通过自适应混响抵消器后的两路输出ei、e2进行相乘及积分处理得到最终输出y。本发明原理是利用混响与信号的时域相关性不同的特性，采用自适应滤波器对混响干扰下的接收信号进行滤波，自适应滤波器的参考信号是滤波效果优劣的关键，参考信号中不可以含有回波信号，因此采用同向的左右波束相减除去回波信号可得到纯的混响干扰作为参考信号。其原理是当存在目标回波信号时，由于左右波束中的目标回波信号出现的时刻相同，因此相减后可去除回波信号得到纯的混响干扰作为参考信号。然后再利用混响空间相关性比目标回波信号的空间相关性弱的特性，对两路自适应滤波器的输出信号进行乘积积分处理，进一步提高信混比，从而提高检测性能。本发明中的技术关键是(1)采用分裂波束形成得到同向的左右两个波束，通过相减得到自适应混响抵消器的参考信号，从而解决了参考信号中含有回波信号时自适应混响抵消器削弱信号的问题；(2)在时域同时对左右波束进行两路进行自适应混响抵消；(3)利用混响空间相关性比目标回波信号的空间相关性弱的特性，对两路自适应混响抵消输出信号进行乘积积分处理，从而进一步抑制混响干扰，提高检测性能。采用本发明方法的具体实例探测水下沉底目标。探测沉底目标时，海底混响是主要干扰。接收阵为线列阵，16 个阵元，阵元间距0.58cm。发射阵为面阵，可大面积照亮海底，发射信号为线性调频信号带宽20kHz，脉宽2. 5ms。分裂波束形成左右两个波束，波束方向为_4度(阵法向为0度，左向为负，右向为正)，左右波束各由15个阵元数据波束形成得到，采用时延波束形成算法。 对左波束数据进行倒相处理，与右波束数据相加得到参考信号，分别对左右波束数据进行混响自适应抵消，滤波器为FIR结构，通过优化得到混响自适应抵消器的阶数为2阶。自适应算法采用LMS算法，步长为0. 01。对抵消后的左右波束信号进行相乘，对相乘后的数据进行时域积分处理。最后该方法分别与常规处理方法(匹配滤波后平方包络检波)和分裂波束乘积阵处理方法的处理结果进行了比较，如图3和图4所示。图3中，上图为波束形成后(16个 阵元)的输出，沉底目标回波不明显(16000点处)，中图为匹配滤波后平方包络检波的结果，可以明显地检测到目标回波，但是混响干扰较为严重，下图为本方法，本方法与之相比有效的抑制了混响干扰并明显的检测到目标回波。图4中是分裂波束形成后左右波束输出信号，直接采用左右波束进行乘积阵处理的结果，以及本方法处理结果，本方法与乘积阵相比依然有效的抑制了混响干扰并可明显的检测到目标回波。
权利要求
1.一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是(1)对N个阵元的接收信号进行分裂波束形成，形成左右两个同向的波束输出X1、X2，左右波束各由M个阵元数据波束形成得到；(2)对左波束输出数据倒相处理，然后与右波束输出数据相加，相加后的数据作为自适应混响抵消器的参考信号d ；(3)分别对左右波束信号\、&进行自适应混响抵消，自适应混响抵消器为FIR结构的自适应滤波器，其输入信号为波束输出信号，参考信号为左波束输出数据倒相处理后与右波束输出数据相加后的数据d;(4)将左右波束信号通过自适应混响抵消器后的两路输出ei、e2进行相乘及积分处理得到最终输出y。
2.根据权利要求1所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的自适应混响抵消器的参考信号由对右波束输出数据倒相处理、然后与左波束输出数据相加得到。
3.根据权利要求1或2所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的对N个阵元的接收信号进行分裂波束形成，左右两个波束阵元有重叠。
4.根据权利要求1或2所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的波束形成的算法采用时延或相移波束形成算法。
5.根据权利要求3所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的波束形成的算法采用时延或相移波束形成算法。
6.根据权利要求1或2所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的自适应混响抵消的算法采用LMS算法。
7.根据权利要求3所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的自适应混响抵消的算法采用LMS算法。
8.根据权利要求4所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的自适应混响抵消的算法采用LMS算法。
9.根据权利要求5所述的一种水下混响干扰的自适应抵消方法，其特征是所述的自适应混响抵消的算法采用LMS算法。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种水下混响干扰的自适应抵消方法，包括以下步骤对N个阵元的接收信号进行分裂波束形成，形成左右两个同向的波束输出x1、x2，左右波束各由M个阵元数据波束形成得到；对左波束输出数据倒相处理，然后与右波束输出数据相加，相加后的数据作为自适应混响抵消器的参考信号d；分别对左右波束信号x1、x2进行自适应混响抵消，自适应混响抵消器为FlR结构的自适应滤波器，其输入信号为波束输出信号，参考信号为左波束输出数据倒相处理后与右波束输出数据相加后的数据d；将左右波束信号通过自适应混响抵消器后的两路输出e1、e2进行相乘及积分处理得到最终输出y。本发明进一步抑制了混响干扰，提高了检测性能。
文档编号G01S7/36GK102353942SQ201110192668
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者孙辉, 朱广平 申请人:哈尔滨工程大学