[00118188]水声阵列的匹配场处理与广义空域滤波研究

“水听器阵列的匹配场处理与广义空域滤波研究” 是973国家安全重大基础研究项目、国家自然科学基金等课题的研究成果，属于水声物理、水声信号与信息处理领域的前沿研究内容。该项目在匹配场反演、匹配场定位、匹配场噪声抑制、广义空域滤波等四个方面开展了深入系统的应用基础创新研究，主要研究成果为：1.系统地建立了海水声速剖面和海底参数的反演理论与方法。突破传统声速剖面的一般常规反演方法，首次提出了声速剖面的特征声线到达时差反演、多途特征结构反演和匹配波束反演的方法，具有受海底参数影响小、速度快、精度高等优点；提出了两种以差异进化算法为核心的混合高效全局寻优算法，并建立了反演海底参数的宽带匹配场多步方法，使优化过程更快、结果更稳健；自主开发了“水下声场仿真软件”和“水声环境参数快速反演软件”。2.提出了三种稳健的匹配场定位新方法：不确定环境下的稳健自适应匹配场方法、基于扇区特征向量约束的稳健自适应匹配场算法、环境宽容的线性匹配场处理方法，有效地解决了在环境参数失配和目标运动情况下的匹配场定位稳健问题。3.突破了强干扰背景下的弱信号检测常规方法，率先提出了匹配场噪声抑制的新概念，从理论上推导出了阵列加权向量的最优解析解，并提出了两种稳健的实现方法。4.结合匹配场的基本原理，提出了广义空域滤波的新概念，并基于二阶锥规划理论，建立了一套完整的空域滤波与波束优化理论体系，提出了波束优化设计的统一框架和多种新方法。项目系统地发展了水声阵列的匹配场处理与广义空域滤波理论和方法，在若干关键技术方面取得了原创性突破。研究成果不仅成功地解决了重大型号任务中的系统设计问题，而且已经应用到多项国家安全重大基础研究项目中，其先进性得到了国内外的广泛认可，学术价值高，具有重大推广应用价值，达到了国际先进水平。