轉向機動條件下利用拖船航跡的拖線陣陣形估計

奚 暢，蔡志明，袁 駿

(海軍工程大學 電子工程學院， 湖北 武漢 430033)

定常直航是拖線陣聲吶的常規工況，但在實際探測過程中拖船常需要進行必要的戰術機動，這勢必造成拖線陣陣形畸變，從而偏離假設的直線形態[1-2]。大多數波束形成算法都是以精確已知陣形為前提，高分辨空間譜估計算法對陣形誤差尤其敏感[3]，實際陣形與理論假設之間的失配不可避免地導致信號處理增益的下降和方位估計性能的惡化。因此，有效地估計陣形對于提高轉向機動條件下拖線陣探測性能具有重要意義。

water-pulley模型[4]是一種簡單有效的陣形估計方法[5-6]，模型認為拖船機動較為平緩時拖船的橫向位移沿陣無衰減地傳遞到尾端，陣上每個點都沿著前一個點的運動軌跡運動，只需利用拖船當前及歷史時刻的位置擬合航跡即可得到拖線陣陣形。其原理較為簡單，運算負擔小，易于工程實現。但缺陷同樣明顯，即適用范圍有限，拖船機動較劇烈時模型失效，成為制約其工程應用前景的最顯著因素。

利用water-pulley模型估計陣形的過程中，對拖船位置坐標進行平滑是擬合航跡前的必要步驟。Gerstoft等[7]根據經驗將平滑窗寬度設置為陣長的1.5倍，在海試中利用water-pulley模型校正陣形，得到較好的陣形估計效果，但此平滑經驗缺乏理論支持，無法將其應用于其他物理屬性的拖線陣。目前尚無公開發表的文獻對航跡平滑方法進行研究。

針對water-pulley模型天然存在的適用范圍有限問題以及航跡平滑研究領域的真空狀態，本文假設在拖船常規機動情況下，聲陣段上各點總是沿同一軌跡運動，提出將拖點航跡平滑為聲陣段航跡的方法，實現陣形實時估計。……