張志彬 王亞芳 欒泰珍 朱麗華

摘 要：本文針對(duì)目標(biāo)的精確定向問題采用分裂波束算法，分別在時(shí)域和頻域上提出了互相關(guān)法和互譜法兩種分裂波束分析方法，通過對(duì)比分析，給出了互相關(guān)法和互譜法用于目標(biāo)精確定向的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：分裂波束；精確定向；互相關(guān)法；互譜法

1 引言

經(jīng)過多年的研究，可以明確的是分裂波束算法有較好的定向精度。本文分別從分裂波束精確定向的時(shí)域和頻域上入手，采用互相關(guān)分裂波束算法和互譜分裂波束算法，研究對(duì)比在不同信噪比和不同角度上的兩種算法的定向精度，找出兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 分裂波束定向原理

所謂“分裂波束”定向，就是將參加形成波束的陣元分成幾何上對(duì)稱的兩組，分別形成波束。設(shè)多元陣為一個(gè) 陣元均勻線列陣，目標(biāo)信號(hào)為單頻平面波，干擾為零均值窄帶高斯過程。將陣元分左，右兩組（中間可重疊），陣元數(shù)為M個(gè)。

左邊M個(gè)陣元的輸出相加得左波束輸出，有

式中：

右邊M個(gè)陣元的輸出相加得右波束輸出，有

式中：

利用分裂波束便可以測向。若左右兩組基陣的聲學(xué)中心間距為D，則兩波束輸出信號(hào)間的相位差為

相應(yīng)的時(shí)間差為

因此

如果測出相位差（或時(shí)間差），便可算出目標(biāo)的方位角α。而其測向誤差Δα取決于對(duì)相位差測定的誤差 。它們的關(guān)系為

3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

仿真條件：單個(gè)目標(biāo)（通過matlab仿真出的正雙曲線性調(diào)頻信號(hào)+HFM），噪聲為高斯白噪聲，帶寬300Hz，信噪比選取-10dB。陣元數(shù)24個(gè)，采樣頻率25KHZ，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)1024點(diǎn)。

左子陣陣元接收的時(shí)域信號(hào)和右子陣陣元接收的時(shí)域信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)延如下圖所示：

得出左右子陣接收目標(biāo)信號(hào)的相對(duì)時(shí)延后，分別用互相關(guān)法和互譜法進(jìn)行分析，現(xiàn)將信噪比在-10dB下，角度值在61.3、91.3時(shí)，互譜法分裂波束精確定向與互相關(guān)法分裂波束精確定向的結(jié)果列為下表：

4 結(jié)論

本文比較了互相關(guān)分裂波束算法和互譜分裂波束算法，發(fā)現(xiàn)由于相位周期性的影響，使精確定向產(chǎn)生了較大的誤差，特別是在低信噪比時(shí)，即便采用去周期的方法，效果也不理想，但互相關(guān)分裂波束算法就避免了相位周期性對(duì)時(shí)延估計(jì)的影響，同時(shí)又通過相關(guān)累積減小了噪聲的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，則要注意為減少采樣造成的誤差可以根據(jù)需要對(duì)時(shí)延值進(jìn)行差值。

[參考文獻(xiàn)]

[1]周德善，李志舜，朱邦元.魚雷自導(dǎo)技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[2]田坦，劉國枝，孫大軍.聲納技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2000.