37、拖曳线列阵声纳左右舷判别方法

拖曳线列阵声纳左右舷判别方法

1. 引言

拖曳线列阵声纳的阵列通常为单线阵，以被动方式工作。它能够获取目标的方位，但无法得到目标的距离。由于该阵列由众多无指向性水听器组成，且具有圆柱对称的指向性，若在左舷或右舷存在目标，那么在右舷或左舷必然会有一个具有相同相对方位的镜像源。这就导致无法区分目标方位和镜像源方位，即存在左右舷判别问题。

一般情况下，由于拖曳线列阵声纳的声孔径较大，低频目标与拖曳线列阵声纳处于近场区域，此时声波为球面波，这也是本研究的前提条件。

为解决左右舷判别问题，提出了一种方法：
1. 基于拖曳线列阵声纳各单元接收到的信号进行频谱分析，获取目标的频率。
2. 与基准阵列单元对比，得到各阵列单元接收信号的延迟时间。
3. 根据近场区域时域波束形成理论，建立以目标方位和距离为参数的目标函数。
4. 基于这两个参数进行二维搜索，根据阵列形状畸变时目标函数灰度图的变化特征，区分目标方位和镜像源方位。

2. 目标频率的获取

假设阵列单元数量为 $M$，在时域中，每个阵列单元接收到的信号为：
[X(t) = [x_1(t), x_2(t), \cdots, x_M(t)]]

经过傅里叶变换可获取目标频率。为提高信号质量，需对信号 $x_m(t)$（$m = 1, 2, \cdots, M$）进行预处理，将其划分为连续的 $N$ 部分，每部分与相邻部分重叠一半。经过傅里叶变换后，在频域中的信号为：
[Y(f) = [y_1(f), y_2(f), \cdots, y_M(f)]]

为进一步提高信号质量，将上式转换为：
[Y(f