收稿日期 ：２０１１‐１２‐０６ 网络出版时间 ：２０１１‐１２‐２１
基金项目 ：陕西省科学技术研究发展计划资助项目 （２０１０Ｋ ＪＸＸ‐０９） ；国家重点实验室基金资助项目
作者简介 ：吕 维（１９８４ － ） ，女 ，中国舰船研究院第 ７０５ 所博士研究生 ，Ｅ‐ｍ ａｉｌ ：ｌｖ０２０００２＠ １６３ ．ｃｏ ｍ ．
ｄｏｉ ：１０ ．３９６９／ ｊ ．ｉｓｓｎ ．１００１‐２４００ ．２０１２ ．０２ ．０３４
空 时 耦 合 项 对 空 时 自 适 应 处理 的 影 响
吕 维
１ ，２
， 王 志 杰
１
， 李 建 辰
１ ，２
，
王 明 洲
１ ，２
， 杨 宝 民
１ ，２
， 胡 桥
１ ，２
（１ ．中国船舶重工集团公司第 ７０５ 研究所 ，陕西 西安 ７１００７５ ；
２ ．水下信息与控制重点实验室 ，陕西 西安 ７１００７５）
摘要 ：为了利用混响谱的扩展和空‐时耦合特性 ，采用空时自适应处理 （ＳＴＡ Ｐ ）理论进行混响抑制和运动
目标检测 ，提出了应用于水下声呐环境的空时自适应修正方法 ．结合雷达目标回波模型分析了空时自适应
的原理 ；分析混响空‐时耦合项 ，对空时自适应方法进行修正 ，并提出了应用空‐时耦合导向矢量进行空时
处理 ；将该修正方法用于最优处理和目标检测 ．仿真结果表明 ，修正空时自适应方法有利于水下目标检测 ，
应用空‐时耦合导向矢量有助于提高目标方位估计能力 ．
关键词 ： 声呐混响 ；空时自适应 ；回波模型 ；空‐时耦合项
中图分类号 ：Ｔ Ｎ５１０ ．４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００１‐２４００（２０１２）０２‐０２０７‐０６
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ‐ｔｉｍｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｅｒｍ ｏｎ ＳＴＡＰ
Ｌ
册
Ｗ ｅｉ
１ ，２
， Ｗ Ａ ＮＧ Ｚｈｉ
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， Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｂ ａｏｍ ｉｎ
１ ，２
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１ ，２
（
１ ． Ｔ ｈｅ ７０５ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔ ． ， Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｒｐ ． ， Ｘｉ摧ａｎ ７１００７５ ， Ｃｈｉｎａ ；
２ ． Ｓｃｉ ． ａｎｄ Ｔｅｃｈ ． ｏｎ Ｕ ｎｄｅｒｗ ａｔｅｒ Ｉｎｆｏ ． ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌａｂ ． ， Ｘｉ摧ａｎ ７１００７５ ， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｐｏｗ ｅｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｄｏｐｔ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ＳＴ ＡＰ ｆｏｒ
ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｖｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ， ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＳＴ ＡＰ ｆｏｒ ｓｏｎａｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ．
Ｆｉｒｓｔｌｙ ， ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＳＴ ＡＰ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｃｈｏ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒａｄａｒ ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ ， ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ
ｅｃｈｏ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｓｏｎａｒ ａｎｄ ｒａｄａｒ ， ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＳＴ ＡＰ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｐａｃｅ
‐
ｔｉｍｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｔｅｅｒｉｎｇ
ｖｅｃｔｏｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ． Ｆｉｎａｌｌｙ ， ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＳＴ ＡＰ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ
ｐ
ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＳＴ ＡＰ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ
ｔｏ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ， ａｎｄ ｔｈａｔ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ
‐
ｔｉｍｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ ｃａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ
ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｒｇｅｔｓ ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ： ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ ； ｓｐａｃｅ ｔｉｍｅ ａｄａｐｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ； ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ ｍｏｄｅｌ ； ｓｐａｃｅ
‐
ｔｉｍｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｅｒｍ
混响是鱼雷自导主动工作方式特有的干扰 ，在浅海环境下 ，界面混响影响尤为严重 ，直接影响鱼雷自导
系统主动回波的信号检测能力 ．当声呐平台有一定的运动速度时 ，不同方向的混响具有不同的多普勒频移 ，
这使得混响谱在较大的范围内扩展 ，目标回波被掩盖在扩展的混响中 ，给目标的探测增加了难度 ．混响谱的
这种扩展特性与雷达杂波相似 ，因此鱼雷混响也具有空时耦合特性 ．１９７３ 年 ，Ｂｒｅｎｎａｎ 等人首次提出了空时
二维自适应处理 （ＳＴ Ａ Ｐ ）的概念
［１］
，而 Ｋｒｅｍｍ 和 Ｇｕｅｒｃｉ 等人将空时自适应处理应用到了雷达信号处
理
［２‐３］
．研究表明 ：空时自适应处理（Ｓ Ｔ ＡＰ）技术能够从空间和时间二维同时区分目标和杂波 ，因而在雷达杂
波抑制上具有明显的性能优势
［４‐６］
．
同样 ，应用空时自适应方法也可以用于抗混响研究 ．文献［７‐８］虽然研究了 Ｓ Ｔ ＡＰ 方法在水下环境中的
２０１２ 年 ４ 月
第 ３９ 卷 第 ２ 期
西安电子科技大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ａｐｒ ．２０１２
Ｖｏｌ ．３９ Ｎｏ ．２
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