抑制大范围海面干扰的水中空域矩阵滤波技术研究

Harbor port, channel and the fortress are the focal places which paid attention by the enemy's submarine in blockade warfare. Early-stage warning for underwater targets in these places is the basic premise of the anti-blockade warfare. The short-range interferences generated by the surface targets which seriously affect the performance of the early-stage warning and detection in these places. Based on these situations, the contents of the Fund mainly include: single frequency and broadband large range distance-depth domain matrix filter design and performance analysis, the key factors affecting distance-depth domain matrix filters and its laws, by analysising the array's disturbance, environment parameter mismatches and frequency mismatch, we could propose flexibility methods for the distance-depth domain matrix filters to handle various work environments. We will research technology for the distance-depth domain matrix filters to suppress a wide range of multi-target interference on the sea. Simulation data and sea trial data will be used to check and form the reliable technique for designing distance-depth domain matrix filters to suppress surface interference in the sea. This technique will be applied in the fixed shore-based vertical array detection system for surface multi-targets interference suppression in large range. It will provide clearer and more effective underwater target positions for underwater defense warfare in the surveillance sea, and especially it will achieve better detection performance of the underwater targets under the condition of surface multi-target interferences.

港口航道、基地要塞是敌方潜艇实施封锁作战的重点，针对这些海域的水下目标预警探测是反封锁作战的基本前提。由于这些海域的海面目标多，对水下目标探测而言形成了近程干扰，严重影响水下目标的预警探测效果。本基金以此为背景，主要研究：单频和宽带大距离范围的距离深度域矩阵滤波器设计及其性能分析；距离深度域矩阵滤波器的主要影响因素及其规律；通过分析阵型扰动、环境参数失配、频率失配等因素对距离深度域矩阵滤波器性能的影响，提出距离深度域矩阵滤波器对各种工作环境的适应性方法。在此基础上，研究距离深度域矩阵滤波器对大范围海面多目标干扰抑制的实现技术。通过仿真数据检验和海上数据检验，形成可行的距离深度域矩阵滤波海面目标干扰抑制技术，在固定岸基于垂直阵上初步实现大距离范围内的海面多目标干扰抑制，在海面多目标干扰下具有更好的水下目标探测性能，为监视海域的水下防御作战提供更加清晰、有效的水下目标指示。

港口航道、基地要塞是敌方潜艇实施封锁作战的重点，由于这些海域的海面目标多，对水下目标探测而言形成了近程干扰，严重影响水下目标的预警探测效果。以此为背景，主要开展了以下研究工作：（1）大距离范围的距离深度域矩阵滤波器设计。面向垂直阵，基于典型工作频段，研究了单频、宽带距离深度域矩阵滤波设计，提出了基于最小二乘的单频、宽带距离深度矩阵滤波器设计方法、基于二阶锥规划的单频、宽带距离深度矩阵滤波器设计方法。在此基础上，针对水平阵的应用，提出了基于特定方位的距离深度域矩阵滤波器设计方法和基于方位扫描区域的距离深度域(3 维)矩阵滤波器设计方法。针对近距离强干扰抑制问题，进一步提出了两级串联矩阵滤波器设计思想，分析比较了单级和两级矩阵滤波器的性能，理论分析和仿真验证表明，两级矩阵滤波器对强干扰具有更好的抑制效果。（2）分析了影响距离深度域矩阵滤波器的因素。针对水平阵和垂直阵，通过幅度响应图和通阻带误差，详细分析两种阵的基阵参数(阵元数目、长度等)、声源方位、声源频率(大小)、阻带参数(深度域、距离域上的阻(通)带位置、抑制范围等)对矩阵滤波器性能的影响，给出了影响规律，对滤波器优化设计具有指导意义。（3）研究了环境因素对矩阵滤波器性能的影响。研究了水声环境参数(声速剖面、底质参数等)扰动、水深误差、基阵位置误差、阵形扰动等因素对矩阵滤波器性能的影响，给出了影响规律，提供了应用解决方案，对阵型设计和布放具有指导意义。（4）大范围海面目标抑制技术及试验验证。研究了空域矩阵滤波与匹配场处理结合的干扰抑制与目标探测技术，通过大量仿真数据对垂直阵、水平阵干扰抑制效果进行验证，采用海上试验数据，验证了垂直阵空域矩阵滤波器抑制水面干扰的效果，取得了较好效果，初显了应用价值。.发表论文7篇、录用2篇、送审2篇，获国防发明专利2项，培养毕业硕士研究生4名，正在培养博士生1名。