双平行线列阵的方位估计及声探测盲区分析

的声探 测时仍 会 出现声 探测 盲区 。文献［ ６ 利 用 了 １］
小孔 径空 间 阵 ， 为解 决声 探 测 盲 区问题 提供 了技 术 途径 。但 利用 平面 阵进行 声探 测时 出现声探测盲 区 的分 析鲜 有报 道 ， 而声 探 测 盲 区会影 响武器 攻击 低 空 目标 的有效 性 。 本 文基 于 信号 相 位 匹 配原 理 ， 出了 由双 平行 给 线 列阵组 成 的平面 阵的远 程 目标 方位估 计的奇异值 分解 （ ＶＤ） 法 ； Ｓ 算 推导 了时延计 算 的一般公式 ； 设计
Ｈ ） ③基 于 时延 估 计 的定 向算 法 需 要 求 解 复杂 的 ｚ；
非 线性 超定 方 程［ ， 且 当 信 噪 比 下 降时 ，时延 估 ５而 ３ 计精 度急 剧下 降 ， 而远 程低 空 目标 的声探 测 恰恰 是 低信噪 比情况下 的声探 测 。最近研 究 的压差 式矢量
了 由双线列 阵 组成 的平 面 阵 ， 析 了信 噪 比和信号 分 频 率对 方位 估 计精 度 的影 响 ； 析 了 目标 初始 俯仰 分
不 适合于远程 低空 目标 的声探测 系统 ， 因是 ： 空 原 ①
间 增益小 ； ②基 阵 阵元 间 的 间距 小 于半 波 长或 大 于 波 长时 ， 向精度 急 剧下 降 ， 此 ， 适 用 于宽 带 信 定 因 不
号定 向 （ 低空 目标 辐 射噪声 频率 范围 约为 ２ ～１０ ０ Ｏ ０
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２０ ４月 ０８年
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｎｏ ｔ ｗｅ ｔ ｒ ｌｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｏ ｒ ａ ｒｈ ｓ ｅ ｎ Ｐｏ ｙ ｅ ｈ ｉａ ｉ ｅ ｓｔ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ
Ａｐ ． ｒ
２ ８ ００
第 ２ 卷 第２ ６ 期
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ２ Ｉ２ ．
双 平行 线 列 阵 的方 位估 计及 声 探 测 盲 区分 析
孙 进 才 ，严 光 洪 ，侯 宏 ，肖 卉 ，陈 志 菲
（ 北 工 业 大 学 航海 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ７ ） 西 陕 １０ ２
摘 要 ： 于信 号相位 匹配 原理 ， 出 了利 用由双平行 线列 阵组成 的平 面阵进行 声 源方位估计 的奇 基 给 异值 分解 算法 （ ｉｇ ｌｒ ｌｅＤｅｏ ｏ ｉｏ ｏ ｉｎ ｌ ｈ ｓ ｔｈｎ ，ＶＤ Ｐ ）推 导 了空间 Ｓｎ ｕａ ｕ ｃ ｍｐ ｓ ｉｎｆｒＳｇ ａ Ｐ ａｅＭａｃ ｉｇ Ｓ Ｓ Ｍ ， Ｖａ ｔ 谱搜 索所 需的 时延 计算 公式 ； 分析 了双线 阵 间距 对不 同频率方位 估计 精度 的影 响 ， 而确定 了双线 从 阵的间距 ； 分析 了声 源频 率对 方位 估计精 度 的影 响 ； 出了给 定频率 时方 位估计 精度 与信噪 比的关 给 系并与 ＭＵＳ Ｃ算 法获 得 的结 果进 行 了比较 ； 出了利 用平 面 阵进 行低 空 目标 的声探 测 时存 在 的 Ｉ 给 声探 测 盲 区的描 述 方法 ， 分析 了声 源 的频 率、 并 目标初 始俯 仰 角、 阵元 数 、 阵型 对 声探 测盲 区的影
响。 仿真 结果表 明 ：１ 在低 信噪 比 时 Ｓ Ｓ Ｍ 算法 的方位估 计性 能优 于 ＭＵＳＣ算 法 ；２ 声探 测 （） ＶＤ Ｐ Ｉ （）
盲 区的 范围与 声 源的频 率和 目标 初 始俯仰 角有 关， 而与 阵元 数 、 阵型 无关 。声探测 盲 区的分析和研
究 为 立 体 阵 的设 计 和 方 位 估 计 提 供 了依 据 。
由于低 空 目标 处 于 雷达 探 测 的盲 区 ， 因此 实 现 低 空远程 目标的声探 测是 现代 战争 的需要 。 近年 来 ， 低 空 目标 的声探测 技术研 究受 到 国内外军 方 的高 度 重 视［ ， 】 但远 程低 空 目标声 探测 的研究 并 不多见 ， ｑ］ 已有 的 研究 ［ 远 程 低 空 目标 的声 探 测 要 求 仍 ３ 与 。 有 很大差距 。 目前 见之报 道 的研究 主要集 中在用 于 攻 击武装直 升机 的雷弹 系统 的小型 十字阵 的高精 度 定 向方 面［ ， ３ 叫 而这 种小 型 阵及 其 信 号处 理 技术 并
响。 仿真结 果表 明 ： 文提 出 的方位估计算 法的方 位 本 估计 性 能优于 ＭＵＳＣ算 法 ； Ｉ 声探 测盲 区的范 围与
空 目标 声用
平 面 阵Ｅ １ ， 目标 接 近 地 面 时 （ 仰 角趋 向 Ｏ） ３２当 ￣３ 俯 。， 会 出现声 探测 的 盲 区 ， 而远 程 低空 目标 恰恰 处 于该 盲区 。尽管用 于 民用 飞机噪声 源识别 的 由传声器 组 成 的大型基 阵 （ 括 圆阵 、 包 十字阵 和由分布式 子阵或 分 布式 矢 量 传感 器 阵组 成 的声 学 阵 ）】 ［叫引， 。 具有 高 的指 向性 和高 的 空 间增 益 ， 是用 于远 程低 空 目标 但
角 、 号 频 率 、 元 数 和 阵 型 等 对 声探 测 盲 区的影 信 阵
传感 器利 用质点 振 速 的定 向算 法 避 免 了时 延估 计 ， 但是 基阵 阵元之 间 的 间距 要远 小 于 波长 ， 因此定 向
精度不高 ， 对于低 频率信 号 尤其如 此 。因此 ， 些定 这
向算法 也不适用 于大 型阵 的低信 噪 比情 况下 远程低
关
键
词 ： 平行线 列 阵 ， ＯＡ 估 计 ， 双 Ｄ 奇异值分 解算 法 ， 空 目标 的声探 测 ， 低 声探 测 盲 区
文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ０２ ５ （０ ８ ０ — １ ２０ １ ０ —７ ８ ２ ０ ）２０ ５ —６
中图分类号 ： ＴＮｇ １ ２ ｌ ．３