基于UUV的水下分布式MIMO阵列联合感知技术研究

Currently, multitarget detection techniques based on conventional phased array has been approaching bottleneck and how to improve the performance of underwater array processing is an urgent task for the researchers all around the world. To solve this problem, we are about to introduce distributed MIMO array processing into underwater environment, and thus propose novel multitarget detection algorithms based on underwater MIMO array with information-level and signal-level fusion. By this way, the constraints of conventional phased array are expected to overcome. The proposed methods will be verified and improved by tank tests and lake experiments. The processing sofeware system of underwater distributed MIMO array will be founded and investigated, and the system can provide powerful support to research deeply. The achinvements of this project will be used to sonar, underwater navigation, geological exploration and other fields. And also, these results can be extended for radar, communications, navigation and other related fields.

当前，基于传统相控阵列的多目标探测技术受诸多瓶颈制约，如何进一步提高水下阵列处理性能是当前迫切需要突破的重要研究方向。本项目密切结合基于水下无人航行器（UUV）的水下多目标探测的迫切需求，并结合前期自然科学基金项目对合置式MIMO阵列处理技术的研究基础，率先开展水下分布式MIMO阵列处理的理论方法研究，拟提出基于信息级融合与信号级融合的水下分布式多目标感知MIMO阵列处理新方法，以期突破常规相控阵列对水下多目标检测和高分辨方位估计能力的制约，提升水下多目标高分辨探测能力。同时拟通过水池和湖上试验研究对所提方法加以验证和完善，并研制方法先进和功能完善的水下分布式MIMO阵列处理软件系统，为该方向研究工作的深入开展提供有力工具。该项目的研究成果可应用于声纳、水下精确制导、海洋地质勘探等领域，也可推广用于雷达、通信和导航等相关领域。

密切结合水下多目标探测的迫切需求，对分布式MIMO阵列处理的理论和分布式MIMO阵列的体系结构进行了研究，建立了水下组网多水下无人航行器（UUV）分布式MIMO探测体系结构及目标模型；开展了基于UUV平台的水下分布式MIMO阵列高分辨方位估计方法研究，提出了水下分布式MIMO阵列高分辨方位估计方法；重点研究了UUV多传感器并行网络结构分布式检测融合系统的次优融合规则、传感器发射功率约束及多址接入信道条件下分布式检测融合系统的性能优化以及水下高斯信道分布式量化估计融合等关键技术，提出了相应的UUV多传感器分布式检测融合方法和估计融合方法；研制了MIMO阵列目标探测图形软件，为该方向研究工作的开展提供了有力的工具。该项目的研究成果可用于声纳、水下精确制导、水声对抗和反对抗、海洋地质勘探等领域，也可推广用于雷达、通信和导航等相关领域。