近场波束零陷权声图测量干扰抑制技术

　　阵列信号处理中，有源干扰抑制问题一直倍受关注。例如：拖曳阵声纳的拖船干扰问题、艇载声纳的本艇自噪声干扰问题等。除此之外，在多目标被动定位的过程中强目标的存在也会影响对弱目标的检测和测量，因此，在对弱目标声源进行测量时，强目标声源也可以被视为是一种有源干扰。在以聚焦波束形成[1-2]作为核心算法的近场声图测量[3-7]过程中，同样会受到多声源间相互干扰问题的困扰。声图测量是一种适用于近场的目标辐射噪声源空间分布测量技术，目前主要被应用于水下大型舰船目标的辐射噪声源被动定位，来给出其声源的空间分布情况。大型舰船目标往往存在多个部位的辐射噪声源，如螺旋桨声源、主机声源、辅机声源及共振声源等。测量过程中，各声源之间互为干扰，它们的相互作用会使声聚焦质量变差，尤其是在强弱对比情况下，会对弱声源测量产生较大的影响，有时强声源甚至将弱声源目标淹没。当两声源位置接近时，还会使分辨变得困难。因此，在进行检测时，有必要采用一些先进的处理方法来抑制声源间的相互干扰。

　　目前远场条件下有源干扰抑制的方法主要集中在两大类，一类是自适应零陷波束形成法[8-9]，一类是空间矩阵滤波器[10-11]设计。文中研究了一种通过形成聚焦波束零陷的干扰抑制方法，来抑制近场声图过程中的干扰声源的影响，经过理论推导给出了近场波束零陷权的解析形式，详细分析了该权的特点，并通过仿真及实验对权性能进行了验证。

　　1 近场聚焦波束零陷权推导

　　声图测量是一种近场被动定位技术。测量过程中，无论是干扰声源还是待检测声源皆位于近场。干扰源和目标源的几何关系示意图如图1：

　　对于远场阵列信号处理中的相干干扰抑制问题，常采用的处理方法是通过加权的方式在干扰方位形成波束指向性零点，来抑制干扰声源的影响。对于声图测量来说它采用的是近场聚焦波束扫描的形式，波束输出不仅跟目标方位有关，而且跟目标的距离有关，是一种二维空间波束形成。同样，近场聚焦波束零陷权也不是完全“屏蔽”某一方位的一维波束零陷形式，而是要在干扰源所在空间位置坐标(r ,θ)上形成二维的空间指向性零点，因此，此时的聚焦波束零陷权也应该是一种二维的加权形式。权的具体推导过程如下。

　　设有一阵元数为M的等间距线阵，对其接收数据进行聚焦波束形成，可得聚焦波束输出为：

　　式中：，为聚焦波束形成的权向量，(θ)r ,为聚焦波束形成的指向性坐标，y(t)为指向(θ)r ,位置坐标的聚焦波束输出，此时聚焦波束输出的平均功率为：