MVDR多波束方位-時(shí)延-多普勒三維解卷濾波及算法.pdf

1、主動(dòng)聲納在空間平面波處理中感興趣的目標(biāo)參量為水平方位?？臻g域處理，目標(biāo)參量估計(jì)的高可靠和高分辨力需要進(jìn)行波前設(shè)計(jì)，使陣響應(yīng)函數(shù)集中。波方程揭示著空-時(shí)具有對(duì)偶性。主動(dòng)聲吶在時(shí)間域處理中感興趣的參量是目標(biāo)距離和徑向速度，它們無(wú)法直接觀測(cè)得到，需要通過(guò)估計(jì)與其對(duì)應(yīng)的時(shí)延和多普勒參量而獲得。時(shí)間域處理，目標(biāo)參量估計(jì)的高可靠和高分辨力需要進(jìn)行波形設(shè)計(jì)，使模糊度函數(shù)時(shí)延-多普勒兩維集中。一維時(shí)間信號(hào)用時(shí)延-多普勒兩維函數(shù)——模糊度函數(shù)來(lái)描述其時(shí)頻

2、聯(lián)合特性，其本質(zhì)是匹配濾波器。
　　檢測(cè)和估計(jì)總是相伴隨進(jìn)行的，在高斯噪聲背景下，兩者的最佳處理器均是數(shù)據(jù)和拷貝相關(guān)的匹配濾波器。時(shí)間匹配包括時(shí)延匹配濾波和時(shí)延-多普勒匹配濾波，空間波束形成包括平面波波束形成和波導(dǎo)環(huán)境下的匹配場(chǎng)波束形成。本文根據(jù)窄帶情況下的空-時(shí)可分解性，先進(jìn)行空間處理再時(shí)間處理，得到空-時(shí)相關(guān)結(jié)果?？臻g波束形成將陣元域轉(zhuǎn)換到波束域，本文采用能連續(xù)觀察的多波束系統(tǒng)。最小方差無(wú)失真(Minimum Variance

3、Distortionless Response，MVDR)波束形成可以抑制干擾來(lái)提高空間分辨力。根據(jù)空-時(shí)對(duì)偶性，本文提出，在波束域進(jìn)行MVDR方位-時(shí)延-多普勒三維干擾抑制，來(lái)提高其三維分辯力。
　　由測(cè)量信號(hào)估計(jì)目標(biāo)參數(shù)是由果到因的逆問(wèn)題求解，匹配是正向擬合來(lái)解決逆問(wèn)題，解卷是逆向解決逆問(wèn)題。本文提出的解卷算法是從最小鑒別準(zhǔn)則出發(fā)的Richardson-Lucy(R-L)迭代解卷算法?？臻g波束形成后的測(cè)量信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的兩維匹

4、配，是模糊的時(shí)延-多普勒兩維函數(shù)——采樣互模糊度函數(shù)，其期望建模為發(fā)射信號(hào)自模糊度函數(shù)和目標(biāo)反射性密度函數(shù)的兩維卷積。利用R-L算法對(duì)該期望進(jìn)行兩維解卷積，消除發(fā)射信號(hào)引起的時(shí)延-多普勒模糊，重構(gòu)出目標(biāo)反射性密度函數(shù)，進(jìn)而進(jìn)一步獲得高分辨的多目標(biāo)的距離和徑向速度參量估計(jì)。
　　三維MVDR干擾抑制結(jié)合該R-L迭代解卷濾波形成了本文的MVDR多波束方位-時(shí)延-多普勒三維解卷濾波系統(tǒng)，仿真和實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果均驗(yàn)證了該三維處理系統(tǒng)的有效性。