声纳是利用声波进行水下探测的电子设备，根据工作方式分为主动声纳和被动声纳。 其中主动声纳是指如图1所示，在探测过程中声纳系统主动发出声信号，根据接收到的目标回波完成目标检测，获取目标参数。
图1主动声纳探测示意图
主动声纳探测除船舶噪声、海洋背景噪声外，混响是干扰其性能的主要因素。 与其他类型的噪声不同，混响可以被视为由主动传输信号引起的噪声，且频域中复盖的区域与传输信号基本一致，并且在时域中与传输信号和目标回波密切相关。 在信号处理领域，传统的混响抑制方法可以大致分为发送信号的波形设计和接收信号的后处理两大类。 通过设计主动声纳的发射波形，可以构建具有近似钉板型模糊度函数的发射信号，从而使得声纳信号具有较高的距离分辨率性能和多普勒分辨率性能。 声纳接收信号后处理包括空域滤波处理技术和时域处理技术。 空间域处理是利用阵列处理技术，使空间中的某个方向或区域的信号通过，从而抑制其他方向或区域的干扰和噪声的信号处理方法。 匹配滤波器是最常用的时域处理技术，在滤波器某一时刻输出信噪比最大的基准下，可以有效地提高对目标的检测能力。 科学家们发现，由于主动声纳通常安装在运动平台上，浅海混响以海底混响为主，具有特定的空时结构特性。 图2表示前视阵列运动声纳混响的空时分布，它在空时二维平面上表现为一个椭圆。 此时，上述传统的混响抑制方法通常没有考虑平台运动的影响，因此性能受到很大影响。 更好的解决方案是使用二维滤波器在角度域和多普勒域进行联合滤波。 也就是说，采用时空自适应处理，实现隐式平台运动补偿。
图2前视图运动声纳混响的空时分布
中科院声学研究所水下航行器信息技术重点实验室bhdgb研究员从2001年开始从事主动声纳混响抑制和目标检测研究，已发表相关研究论文20余篇，提出了适合运动声纳的空中自适应处理(STAP )模型，在该模型下空中自适应检测的鲁棒性这对提高混响背景下运动声纳的检测性能具有重要的科学意义。 相关研究成果以010~3010为主题，发表在最新一期的010~3010上。
该研究充分利用了主动声纳浅海混响在形成过程中出现的时空耦合性，驳回了现有水下STAP模拟应用于雷达STAP的构想，提出了应用于运动声纳的单脉冲水下STAP模型。 研究结果表明，该水下STAP模型可以有效提高运动声纳抑制浅海混响的能力，再结合恒虚预警探测器可以有效检测浅海环境下的低速、弱目标。 这一成果表明，在利用STAP技术实现混响背景下的目标检测方面，中科院水下航行器信息技术重点实验室取得了划时代的研究进展。 该研究成果涵盖了时空处理的基础性共性科学问题，可扩展到满足声场时空关联性的海域，同时对机载雷达稳健的STAP技术也有一定的参考作用。 (责任编辑jjdxx )
作者： bhdgb，淡花生，闲晟，甜笔。 作者： bhdgb，中国科学院声学研究所，研究员，研究方向为阵列信号处理。 注：这篇文章发表在2017年第20期《主动声纳混响抑制与目标检测技术》上。 敬请关注。