基于频率着色的被动声呐宽带能量检测方法
2021-05-08王聪刘雄厚孙超杨益新卓颉
王聪,刘雄厚,孙超,杨益新,卓颉
(西北工业大学 航海学院,陕西 西安 710072)
在被动声呐信号处理中,由于宽带信号相比窄带信号能够携带更多的目标信息,并且抗干扰能力强,因此宽带信号常被用做被动声呐信号检测。对基阵接收的宽带信号进行宽带波束形成获得宽带波束输出,即频率方位(frequency azimuth,FRAZ)矩阵。再使用宽带积分处理,对FRAZ矩阵沿频率求和,得到宽带方位估计输出,对宽带方位估计输出按时间先后顺序排列输出,获得伪彩色方位时间历程图(bearing and time record,BTR)[1]。Wax等[2]提出非相干子空间算法(incoherent subspace method,ISM),为较早提出的宽带方位估计(direction of arrival,DOA)方法。该方法通过用傅里叶变换将基阵接收的宽带信号变换到频域,再将宽带信号划分为若干个窄带信号再做窄带波束形成进行DOA估计,将各子带的结果加权综合得到宽带方位谱,最后以强度着色的方法按时间输出方位时间历程(bearing-time recording,BTR)。ISM算法原理简单,易于实现,但在低信噪比、目标方位较为靠近时,由于目标轨迹颜色相近引起轨迹相互掩盖,导致角度分辨率下降严重。文献[3-8]提出子带峰值能量检测算法(subband peak energy detection,SPED),将子带DOA结果进行峰值提取,然后将各子带的峰值提取结果沿频率叠加形成宽带输出,以达到改善角度分辨力的目的。但当一个子带内存在2个目标,且方位靠近Rayleigh限时,目标在同一波束内,子带峰值能量检测失效,导致DOA估计存在偏差。杨晨辉等[9-10]借鉴SPED思想提出了波束域峰值能量检测方法。该方法通过SPED结果,对于目标不存在的波束降低显示强度,有可能降低非目标所在波束的干扰,从而改善目标显示效果,并且易于工程实现。……
