基于艦船輻射噪聲的艦船目標定位技術(shù)

式中0°≤θ≤90°，O°≤ψ≤360°。由式(9)可知，與定位相關(guān)的量包括時(shí)差τ01，τ02，τ03，τ04，陣元間距D以及聲速c有關(guān)，由于在一定的陣列和環(huán)境中，陣元間距D和聲速c相對固定，這里可視為常數，因此定位精度主要取決于時(shí)差的估計精度，這里設時(shí)差估計精度為dτ。對式(9)求相對時(shí)差τ01，τ02，τ03，τ04的偏導，相應估計值的標準偏差可表示為：

由式(11)可知，定位參量估計值與時(shí)差估計精度dτ、陣元間距D、聲速c、俯仰角θ和目標真實(shí)距離r有關(guān)，結合式(10)，對定位相關(guān)的三個(gè)坐標變量求偏導，可得：

定位誤差則可表示為：

4 仿真實(shí)驗
為驗證算法的有效性，下面分別就直接相關(guān)、廣義相關(guān)和基于盲分離的直接相關(guān)方法進(jìn)行一系列的實(shí)驗。由圖l建立的接收模型可知，延遲時(shí)間為50個(gè)采樣間隔。接收的主要源信號包括一路艦船實(shí)測信號，一路服從α穩定分布的尖峰脈沖噪聲，見(jiàn)圖2。服從α穩定分布的隨機變量如下產(chǎn)生：分別產(chǎn)生兩個(gè)獨立的隨即變量V和W，其中，V滿(mǎn)足在(一π／2，π／2)范圍內均勻分布，W滿(mǎn)足均值為l的指數分布。

試驗過(guò)程如下：首先對接收信號直接進(jìn)行相關(guān)處理，結果如圖3的第一排所示，相關(guān)易出現多個(gè)極值且有偏差，從而使得到的結果并不準確。其次，將接收信號經(jīng)盲信號處理后的進(jìn)行處理相關(guān)，相關(guān)峰非常明顯，結果如圖3的第二排所示。通過(guò)改變噪聲的影響，對每個(gè)噪聲點(diǎn)分別進(jìn)行了1000次實(shí)驗，結果(如圖4所示)證明：經(jīng)盲相關(guān)處理后對延遲時(shí)間估計的結果遠比直接進(jìn)行相關(guān)、廣義相關(guān)方法估計的結果要準確和穩定，達到一定的信噪比后，正確估計的概率幾乎為100％，廣義相關(guān)方法相比直接相關(guān)的正確概率有一定的提高，顯然還是存在一定的誤差。由實(shí)驗結果可知：在復雜信號環(huán)境中，最好的方式是先將信號提取出來(lái)再進(jìn)行相關(guān)處理，否則，時(shí)差估計的精度和穩定性將很難提高，進(jìn)而影響定位精度及其穩定性。這里信噪比定義為：

為驗證定位性能，分別進(jìn)行了一系列實(shí)驗，限于篇幅原因，這里只對其中的一種狀況進(jìn)行說(shuō)明：設聲速c=340．29m／s，俯仰角θ=45°，方位角ψ=30°。在不同的時(shí)差估計精度下，當目標真實(shí)距離r變化時(shí)，對目標的定位精度誤差如圖5所示。實(shí)驗結果表明這種定位方法與接收陣元間距、目標真實(shí)距離和時(shí)差估計精度等都有關(guān)系，這與第3部分的分析是一致的，具有一定的指導意義。

5 結束語(yǔ)
本文通過(guò)建立的接收模型和定位算法，能夠通過(guò)對接收的艦船輻射噪聲對艦船目標進(jìn)行定位，在一定程度上可提高水下探測能力。對于不同的艦型，由于艦船噪聲的音質(zhì)節拍、音色及其頻譜分布、信號過(guò)零點(diǎn)分布等不同，通?？筛鶕@些特征，同時(shí)通過(guò)本文的盲分離算法處理結果，還可對目標類(lèi)型進(jìn)行識別。