解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术

苍思远 生雪莉 董 航 郭龙祥

(哈尔滨工程大学水声技术重点实验室 哈尔滨 150001)

(哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工信部重点实验室 哈尔滨 150001)

(哈尔滨工程大学水声工程学院 哈尔滨 150001)

1 引言

主动声呐系统通过测算目标回波的时延信息来实现对水下目标的探测[1,2]。我国近海多为浅海环境[3]，声信道复杂多变，多途扩展严重。工作在浅海环境的主动声呐系统受复杂海洋信道的影响极大，探测变得十分不稳定。因此，研究一种可以抑制复杂多途信道影响，同时还可以获得高分辨时延估计结果的信号处理技术变得十分迫切。

2016年，Yang[4]将解卷积思想与水声阵列信号处理相结合，提出了解卷积波束形成技术，不但拥有较高的目标方位估计分辨率和空间增益，而且具有常规波束形成的稳健性。从声呐系统接收端的角度考虑，目标的状态信息与水声环境为耦合关系，如能通过解卷积等技术“解耦合”掉环境的干扰，那么探测水下目标则会变得稳定、高效。

在水下声学领域，解卷积时延估计，少有研究成果发表。匹配滤波[5,6]、广义互相关[7]等传统时延估计技术主要依靠调频信号良好的自相关性能进行能量检测，其相关衍生方法因运算复杂度低，工程实现方便得到了广泛应用。Chandran 等人[8]为了检测水下掩埋雷，提出一种逐帧处理的匹配滤波器，所形成声呐图像上的高阶矩信息被当作目标识别的关键因素。Benesty等人[9]提出一种线性插值互相关时延检测器。多通道互相关系数的联合处理，提高了室内声学麦克风阵列的时延估计分辨率。……