現(xiàn)有的發(fā)射波形和回波處理方法在滿足潛艇定位、識(shí)別需求等方面效果有限,研究組合波形和新的回波處理方式是主動(dòng)聲納設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。為克服HFM波形探測目標(biāo)時(shí)的峰脊線和虛假亮點(diǎn)干擾,提出一種基于HFM的組合波形W-HFM。并且采用寬帶模糊函數(shù)分析對(duì)比單一波形與組合波形的分辨力。簡要分析了虛假亮點(diǎn)的形成機(jī)理,并提出了不同于匹配濾波的高分辨接收機(jī)。仿真結(jié)果表明,發(fā)射W-HFM波形并采用高分辨接收機(jī)處理目標(biāo)回波不僅能有效抑制"X"型旁瓣干擾,而且基本消除了虛假亮點(diǎn),獲得了多個(gè)目標(biāo)的速度-時(shí)延高分辨。 

【文章來源】：艦船電子工程. 2020,40(10)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形

（2）sb(t)=exp[-j2πb]-1ln(1-f2bt)（3）式中，s1(t)、s3(t)由脈寬為Tr的升HFM波形sa(t)串接脈寬為3Tr的零信號(hào)組合而成，s2(t)、s4(t)由脈寬為Tr的降HFM波形sb(t)串接脈寬為3Tr的零信號(hào)組合而成。f1為HFM波形調(diào)頻起始頻率，f2為HFM波形調(diào)頻截止頻率，b=(f1-f2)/(f1f2T)為雙曲調(diào)頻系數(shù)。由于寬帶條件下，目標(biāo)回波各頻點(diǎn)受多普勒運(yùn)動(dòng)影響變化不同，故在此處分析使用HFM解析式。圖1、圖2是子脈沖及發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形和頻率變化示意圖。W-HFM信號(hào)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)在于：1）在多目標(biāo)情況下，增大真實(shí)亮點(diǎn)與虛假亮點(diǎn)的功率差，便于排除虛假亮點(diǎn)干擾；2）信號(hào)盲區(qū)為一個(gè)子脈沖的脈寬而不是整段信號(hào)長度；3）信號(hào)構(gòu)造簡單，易調(diào)整組合波形的參數(shù)。圖1發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形圖2發(fā)射信號(hào)時(shí)頻圖2.2寬帶回波模型主動(dòng)聲納發(fā)射波形的解析式記為s(t)，信號(hào)持續(xù)時(shí)間是[0?T]，假設(shè)目標(biāo)距離時(shí)延為τ0，相對(duì)聲源的徑向速度為v0，v0>0表示目標(biāo)遠(yuǎn)離聲源，聲速為c。記k=(c-v)/(c+v)為時(shí)間伸縮因子，k>1表示波形壓縮，k<1表示拉伸。155

淶諞桓鱟勇齔錽1(t)后，第一接收機(jī)輸出速度-時(shí)延響應(yīng)圖χ1(τ?v)，此時(shí)相當(dāng)于發(fā)射單一HFM波形的探測模式。待回波信號(hào)接收完畢后，將所有匹配濾波接收機(jī)輸出的速度-時(shí)延響應(yīng)圖通過非線性融合接收機(jī)處理，輸出最終的速度-時(shí)延響應(yīng)圖χs(τ?v)。4仿真分析4.1波形分辨力分析對(duì)于發(fā)射波形模糊圖中由主峰下降3dB處的截面，理論上難以區(qū)分該截面內(nèi)的多目標(biāo)，而位于該截面外的兩個(gè)等強(qiáng)度目標(biāo)可分辨。因此，常用這一截面即模糊橢圓或模糊度圖來度量波形分辨力［9］。圖5為信號(hào)脈寬/帶寬一定時(shí)，W-HFM與常規(guī)HFM和V-HFM波形的寬帶模糊函數(shù)截面圖的對(duì)比。觀察可知，HFM波形的模糊截面是兩條平行的直線形成的峰脊線，驗(yàn)證了HFM波形是速度不變信號(hào)。V-HFM具有類似“X”型模糊截面，能量在模糊函數(shù)圖中心有所集中，但四周仍存在旁瓣干擾。W-HFM波形輸出了圖釘型模糊函數(shù)，四周無干擾，說明通過設(shè)計(jì)HFM組合波形和調(diào)整波形參數(shù)，W-HFM波形能獲得較為理想的中心尖銳、四周較低的模糊函數(shù)。圖5三種波形歸一化的模糊度圖（-3dB）本文提出的W-HFM組合波形基本克服了HFM波形固有的峰脊線干擾，獲得了近似圖釘型的速度-時(shí)延聯(lián)合高分辨，但-3dB以下旁瓣干擾和基底仍然存在。因?yàn)楫?dāng)信號(hào)能量一定時(shí)，寬帶模糊函數(shù)的體積近似不變［10］。不難理解，模糊函數(shù)中心變尖銳則四周體積會(huì)變高。為了得到中心尖銳而四周為零的理想模糊函數(shù)，則需要使用非匹配濾波的信號(hào)處理方式。4.2高分辨接收機(jī)性能分析設(shè)空間上存在兩個(gè)等強(qiáng)度點(diǎn)目標(biāo)，速度相同距離7.5m。W-HFM組合波形的子脈沖s1(t)、s2(t)的頻率范

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]水下復(fù)雜目標(biāo)寬帶信號(hào)回波模擬及時(shí)頻分析[D]. 黃金星.哈爾濱工程大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3611327