航空反潜是重要的反潜手法之一。现在航空反潜渠道运用的声学搜潜设备首要有吊放式声纳和声纳浮标,其间声纳浮标体积小,可带着数量多,效率高,布放和运用方便,与其他搜潜设备兼容性好,被广泛使用在各种航空反潜渠道上。近年来跟着水听器技能和信号处理技能的开展,声纳浮标在作用间隔,弱信号检测才能以及定位精度等方面均有较大进步。可是反潜飞机作为空中声源,其噪声与潜艇的辐射噪声在频率特性方面十分附近,当反潜飞机低空飞翔或悬停时,其辐射噪声会透过海面在海水中传达,具有弱信号勘探才能的声纳浮标简单遭到其搅扰。
本文假定存在空中噪声搅扰时,以选用单矢量水听器的声纳浮标为使用渠道,经过自适应信号处理技能抵消空中噪声搅扰。以最小均方差错(LMS)准则为根底,提出两种自适应抵消空中噪声的办法,并经过仿真比照研讨两者功能差异。
1 存在空中噪声时声纳浮标的方位估量
以具有典型空中噪声特征的直升机为例,其噪声会对浮标的勘探发生搅扰,原因在于潜艇的水下辐射噪声与直升机噪声特色附近,潜艇噪声包含机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声三大类,也是由接连谱噪声和首要会集在低频段(小于1 kHz)的非接连线谱重量所组成,线谱基频首要会集在1~100 Hz频段内。
对存在直升机噪声搅扰的方位估量进行仿真剖析。
仿真1:直升机方位50°,辐射噪声为50~800 Hz的接连谱,叠加基频为65 Hz的8根谐波簇线谱。环境噪声为高斯白噪声,水下干噪比为0 dB.方针方位270°,辐射噪声由基频为45 Hz 的12 根谐波簇线谱,叠加10~600 Hz 的接连谱组成,水下信噪比为0 dB.积分时刻为1 s.
成果标明浮标对方针的方位估量有误差,由搅扰和方针的声能流组成方位,且估量成果倾向能量高的一方。
因为方针和搅扰信号中都具有较强的线谱重量,矢量水听器能够选用直方图和加权直方图法进行方针方位估量,估量成果如图1,图2所示。

由图1,图2可知,当有多个相干声源存在时,若接连谱频带大部分重合,则直方图法的方位估量成果受搅扰影响比较大,不能估量方针方位。为杰出线谱重量的作用,选用加权直方图法时,只需各声源辐射噪声的线谱重量不完全重合,矢量水听器则可完成多方针的方位估量,但不能辨认方针和搅扰。
2 空中噪声搅扰自适应抵消
滤波器是按捺噪声搅扰十分有用的办法。因为潜艇和空中渠道噪声在频带上大部分重合,因而不适合选用参数固定的带阻滤波器按捺噪声搅扰。本文挑选根据LMS法的自适应搅扰抵消器按捺空中噪声。
自适应搅扰抵消需求一个与噪声或与方针信号相关的参阅输入,本文以直升机噪声为搅扰源,别离以直升机空中噪声和以组合振速为参阅输入进行自适应抵消。
2.1 空中渠道噪声为参阅信号
在浮标的水上部分加装一个矢量微音器,实时收集空中噪声,水下部分用矢量水听器接纳潜艇和空中渠道的水下噪声。将微音器接纳的空中噪声信号作为参阅输入。
仿真2:假定二维空间中水下方针方位(-100 m,-500 m);空中渠道为直升机,方位(500 m,300 m);设定直升机空中噪声的信噪比相关于它在水中的信噪比高15 dB.其他条件同仿真1.
信噪比、枯燥比均为0 dB 搅扰抵消后的加权直方图方位估量如图3所示。

由图3 可知直升机停止时此办法可有用按捺其噪声。若直升机别离以10 m/s和20 m/s的速度飞翔,飞机方位不变,航向与矢量水听器x 方向夹角为180°,水下方针航速5 m/s,航向与矢量水听器x 方向同向,空中声速334 m/s,海水中声速1 500 m/s.其他条件同仿真2,成果如图4,图5所示。





