对于短线性阵列的高分辨率频差束成型
Xueli Sheng1, Chaoping Dong1, Longxiang Guo2
1Acoustic Science and Technology Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China.
The Journal of the Acoustical Society of America
|August 23, 2023
概括
频差光束成形 (FDB) 方法改善了水下声学到达方向的估计. 新技术提高了阵列光圈,降低了光束宽度,并改善了弱目标检测,克服了传统光束形成的局限性.
科学领域:
- 水下声学 水下声学
- 信号处理 信号处理
- 阵列信号处理 阵列信号处理
背景情况:
- 传统的光束成形 (CBF) 被广泛用于水下声学到达方向 (DOA) 估计.
- 与数组间距相对较短的波长的CBF遭受空间别名.
- 频差束成形 (FDB) 减轻了空间转移,但由于较低频率的更宽的主叶,可能导致DOA性能差.
研究的目的:
- 提出新的频差光束成形 (FDB) 方法,以提高水下声波阵列的DOA估计性能.
- 为了解决传统FDB的局限性,特别是更宽的主叶片和较短数组和大间距的较差性能.
- 在存在强大的干扰时,改进弱目标检测能力.
主要方法:
- 开发第四阶累积FDB方法,将数组光圈虚拟扩展到2M-1元素.
- 引入一种联合增强的FDB方法,将数组光圈虚拟扩展到4M-3元素.
- 在干扰下分析光束宽度,侧叶水平和弱目标检测.
主要成果:
- 与传统的FDB相比,拟议的FDB方法产生显著更窄的光束和较低的侧叶水平,用于距离较长的短阵列.
- 实现了更好的DOA性能,特别是在具有挑战性的场景中.
- 证明了在强干扰中检测弱目标的增强能力.
结论:
- 拟议的第四阶累积物和合增强FDB方法有效地克服了用于水下声学DOA估计的传统FDB的局限性.
- 这些新的方法在光束成形分辨率和干扰拒绝方面提供了卓越的性能.
- 通过模拟和实验数据的验证证实了拟议技术的实际适用性和有效性.
