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被动定位是声纳、雷达等信号处理中的一个重要课题,其中如何有效地提高测距精度、增加作用距离一直是人们研究的重点。双基阵被动定位是声纳技术发展的一个重要趋势,它极大地增加了测量基阵的孔径,且能够将各个声纳设备获得的信息进行融合,具有很好的发展前景。
本文以方位一时延双基阵被动定位为系统模型,研究了方位一时延双阵被动定位中的一些基本问题,利用宽带MVDR波束形成算法提取目标方位信息,利用广义相关时延估计算法分析了双阵接收信号间的相关性并提取了双阵时延信息。首先介绍了基于方位一时延双基阵被动测距的基本原理,讨论了用于测向的宽带信号MVDR波束形成算法及其改进:包括频域实现、基于线谱分量的MVDR波束形成算法,以及基于增广矩阵特征值分解的自协方差逆矩阵计算等。计算机仿真与海试数据处理表明,这些改进在降低计算量的同时增加了算法的稳健性。其次,推导了基于最大似然参数估计的互相关时延估计算法,并在此基础上详细介绍了广义相关时延估计算法、广义相位谱时延估计算法、自适应参数模型时延估计算法以及基于高阶累积量分析的时延估计算法,给出了其中一些算法的性能分析与计算机仿真,并对实际数据处理中出现的问题提出了一些有效的改进措施,包括相关峰的认证以及相关峰的跟踪等。最后,介绍了方位一时延双基阵被动测距系统的工程实现,并对海试数据进行了处理。包括双阵姿态校准、目标方位信息提取、波束输出序列构成、双基阵波束输出信号相关性分析及时延信息提取等。海试数据处理结果表明,双基阵接收远场目标信号之间确实存在相关性,但要提取稳定的时延信息,尚需做更深入细致的研究工作。