基于SαS分布的水声信号自适应波束形成算法

2012-01-22，，

船海工程 2012年4期

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(1.海军工程大学新兵器技术与应用研究所，武汉 430033；2.海军工程大学电子工程学院，武汉 430033)

拖曳式线列阵声纳是目前国内外相继采用的一种声纳，已经成为探测辐射噪声日益减低的潜艇的重要手段[1]。自适应波束形成技术作为声纳阵列信号处理的重要环节，近年来受到业界广泛的研究，现有的自适应波束形成算法主要包括[2]：最小方差无畸变响应波束形成器、最小噪声功率波束形成器、最大信噪比波束形成器以及最小均方误差波束形成器等。

传统的水声信号波束形成算法通常假设阵列信号过程服从高斯分布，采用二阶或高阶累积量的方法进行处理。然而，在实际情况下，尤其在混响条件下，水声信号噪声的统计特性呈现非高斯分布[3]。有研究表明，SαS过程更适合描述水声信号噪声[4]。SαS不存在二阶以上矩，因此，利用二阶或高阶累积量的算法性能将会下降。目前，基于SαS的水声信号自适应波束形成算法已得到业界的广泛关注，其中，文献[5]所提出的分数低阶最小方差无畸变响应波束形成器(FrMVDR)比较具有代表性，该算法在最小方差无畸变响应波束形成器(MVDR)的基础上，采用分数低阶阵列响应矩阵代替自相关阵列响应矩阵，实验证明其性能优于MVDR和其它有关的基于分数低阶矩的波束形成器。然而，FrMVDR需要参考特征指数α的先验值，在实际应用中具有一定的局限性。本文定义了零阶阵列响应，提出零阶最小方差无畸变响应波束形成器(ZMVDR)。