CN112285720B - 柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法及装置 - Google Patents

柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法及装置 Download PDF

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CN112285720B CN202011026940.XA CN202011026940A CN112285720B CN 112285720 B CN112285720 B CN 112285720B CN 202011026940 A CN202011026940 A CN 202011026940A CN 112285720 B CN112285720 B CN 112285720B
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Abstract

本发明提供一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法及装置，以便有效解决柔性拖曳线列阵阵形扰动和水声环境复杂性引起的目标方位迹中断和偏离的问题，提高声纳噪声目标跟踪方位迹的准确性；所述方法包括如下步骤：步骤1：根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成；步骤2：对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测；步骤3：利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正；步骤4：对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹。所述装置应用上述方法。本发明解决了提高声纳噪声目标跟踪方位迹的准确性的技术问题。

Description

柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法及装置
技术领域
本发明涉及水上方位迹获取技术领域，具体涉及一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法及装置。
背景技术
在被动声纳探测系统中，对噪声目标进行方位测量和跟踪，并获取稳定连续的目标方位迹是最重要的功能之一，其对实现噪声目标的纯方位运动分析和机动听闻具有支撑作用。声纳噪声目标方位迹获取的常规方法主要是首先以上一帧目标方位值为基准进行精确测向，然后根据人工预设的目标跟踪门，将落入跟踪门的当前帧角度测量值与目标进行关联，以此类推，从而获取稳定连续准确的噪声目标方位迹。在刚性声纳基阵的信号处理中，受水声环境复杂性的影响，噪声目标的精确测向不可避免地会产生测向误差，但是在保证一定信噪比条件下，目标方位测量值通常都处于人工预设的跟踪门内，不影响方位迹的连续获取。但是在柔性拖曳线列阵声纳信号处理中，通常还会受阵形扰动的影响，噪声目标的测向误差进一步加大，此时如果预设的跟踪门过小，会导致当前帧的目标方位测量值落在跟踪门外，引起目标方位迹中断，如果预设的跟踪门过大，会导致目标方位测向误差逐帧积累，引起目标方位迹偏离直至失效，从而影响声纳功能的正常使用。
因此，针对柔性拖曳线列阵声纳的实际应用场合，需要一种能够适应阵形扰动和水声环境复杂性的噪声目标方位迹稳健获取方法及装置。
发明内容
本发明目的是提供一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法及装置，以便有效解决柔性拖曳线列阵阵形扰动和水声环境复杂性引起的目标方位迹中断和偏离的问题，提高声纳噪声目标跟踪方位迹的准确性。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一方面，本发明提供一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成；
步骤2：对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测；
步骤3：利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正；
步骤4：对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹。
优选的，所述步骤1中，对第T帧的阵元通道接收信号进行分裂子阵频域波束形成包括如下步骤：
设对第T帧的各阵元通道接收时域波形进行数字采样后，得到各阵元接收的数字信号为x1(m)，…，xn(m)，…，xN(m)，n表示阵元序号，N为阵元个数，N取偶数，m＝1,2,…,M表示时域上的离散序号，M表示各阵元每一帧数据的采样点数；对各阵元接收信号进行FFT变换，得到各阵元的频域信号X1(k)，X2(k)，…，XN(k)，k＝1,2,…,K表示频域上的离散序号，K表示处理频带的频点数；
以靠近拖曳点的第一个阵元为坐标原点、正北向为纵坐标轴正向建立直角坐标系；对处理频带内的各阵元频域信号分别进行前、后两段均匀子阵的波束形成，子阵阵元数为N/2；
以第一个阵元为参考点，前子阵的权值向量为：
Figure BDA0002702392010000021
其中：rn＝[xn,yn]T，n＝1,2,…,N/2表示前子阵中的第n个阵元的位置向量；uT-1＝-[sinθT-1,cosθT-1]T表示第T－1帧的噪声目标信号单位方向向量；θT-1∈[0°,360°)表示第T－1帧的噪声目标方位值；
c表示声速；
fk表示第k个处理频点值；
j表示虚数单位；
()T表示转置；
利用前子阵权值向量对前子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure BDA0002702392010000022
其中：
()H表示共轭转置；
后子阵的权值向量为：
Figure BDA0002702392010000031
其中：rn＝[xn,yn]T，n＝N/2+1,N/2+2,…,N表示后子阵中的第n个阵元的位置向量；
利用后子阵权值向量对后子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure BDA0002702392010000032
优选的，所述步骤2中，对频域波束形成的输出按处理频带进行目标角度精测，包括如下步骤：
对输出的前、后子阵波束域信号XF(k)，XB(k)，求解互功率谱，公式如下：
Figure BDA0002702392010000033
τ表示目标信号传播经过前、后子阵等效声中心的延时量；
利用互功率谱求解第k条谱线fk对应的相位差，公式如下：
Figure BDA0002702392010000034
按照处理频点进行加权，得到目标信号时延估计值，公式如下：
Figure BDA0002702392010000035
根据计算得到第T帧的噪声目标估计舷角值，公式如下：
Figure BDA0002702392010000036
其中：
θC∈[0°,180°)表示频域波束形成指向角度θT-1对应的舷角值，所述舷角值根据拖曳线阵列的航向值和频域波束形成指向方位信息折算得到；
d表示相邻两个阵元的间距。
优选的，在步骤3中，利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值
Figure BDA0002702392010000037
进行关联确认，并对野值进行剔除和校正，得到当前帧目标方位值θT；其中，
基于第T帧多波束宽带能量积分空间谱，搜索第T－1帧跟踪门角度区域内的能量峰值，将其对应的舷角值作为跟踪门中心，根据相位无模糊条件得到跟踪门门限范围，建立第T帧跟踪门，跟踪门内的目标舷角值
Figure BDA0002702392010000038
应满足以下条件不等式：
Figure BDA0002702392010000039
若输出的所述
Figure BDA00027023920100000310
落入第T帧跟踪门，则判定目标舷角测量值
Figure BDA00027023920100000311
与目标关联成功；否则判定为野值，直接将跟踪门中心点舷角值赋值给
Figure BDA00027023920100000312
利用第T帧的拖曳线阵列声纳航向值，将目标舷角测量值
Figure BDA00027023920100000313
转化为目标方位测量值θT。
优选的，在步骤4中，将当前帧之前的P帧目标方位值进行中值滤波，获取稳定连续的目标方位迹。
另一方面，本发明还提供一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取装置，包括：
用于根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成的装置；
用于对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测的装置；
用于利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正的装置；
用于对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹的装置。
优选的，所述用于根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成的装置内运行着如下操作步骤：
对第T帧的阵元通道接收信号进行分裂子阵频域波束形成；
设对第T帧的各阵元通道接收时域波形进行数字采样后，得到各阵元接收的数字信号为x1(m)，…，xn(m)，…，xN(m)，n表示阵元序号，N为阵元个数，N取偶数，m＝1,2,…,M表示时域上的离散序号，M表示各阵元每一帧数据的采样点数；对各阵元接收信号进行FFT变换，得到各阵元的频域信号X1(k)，X2(k)，…，XN(k)，k＝1,2,…,K表示频域上的离散序号，K表示处理频带的频点数；
以靠近拖曳点的第一个阵元为坐标原点、正北向为纵坐标轴正向建立直角坐标系；对处理频带内的各阵元频域信号分别进行前、后两段均匀子阵的波束形成，子阵阵元数为N/2；
以第一个阵元为参考点，前子阵的权值向量为：
Figure BDA0002702392010000041
其中：rn＝[xn,yn]T，n＝1,2,…,N/2表示前子阵中的第n个阵元的位置向量；uT-1＝-[sinθT-1,cosθT-1]T表示第T－1帧的噪声目标信号单位方向向量；θT-1∈[0°,360°)表示第T－1帧的噪声目标方位值；
fk表示第k个处理频点值；
j表示虚数单位；
()T表示转置；
利用前子阵权值向量对前子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure BDA0002702392010000042
其中：
()H表示共轭转置；
后子阵的权值向量为：
Figure BDA0002702392010000051
其中：rn＝[xn,yn]T，n＝N/2+1,N/2+2,…,N表示后子阵中的第n个阵元的位置向量；
利用后子阵权值向量对后子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure BDA0002702392010000052
优选的，所述用于对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测的装置中运行着如下操作步骤：
对输出的前、后子阵波束域信号XF(k)，XB(k)，求解互功率谱，公式如下：
Figure BDA0002702392010000053
τ表示目标信号传播经过前、后子阵等效声中心的延时量；
利用互功率谱求解第k条谱线fk对应的相位差，公式如下：
Figure BDA0002702392010000054
按照处理频点进行加权，得到目标信号时延估计值，公式如下：
Figure BDA0002702392010000055
根据计算得到第T帧的噪声目标估计舷角值，公式如下：
Figure BDA0002702392010000056
其中：
θC∈[0°,180°)表示频域波束形成指向角度θT-1对应的舷角值，所述舷角值根据拖曳线阵列的航向值和频域波束形成指向方位信息折算得到；
d表示相邻两个阵元的间距。
优选的，所述用于利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正的装置内运行着如下操作步骤：
利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值
Figure BDA0002702392010000057
进行关联确认，并对野值进行剔除和校正，得到当前帧目标方位值θT；其中，
基于第T帧多波束宽带能量积分空间谱，搜索第T－1帧跟踪门角度区域内的能量峰值，将其对应的舷角值作为跟踪门中心，根据相位无模糊条件得到跟踪门门限范围，建立第T帧跟踪门，跟踪门内的目标舷角值
Figure BDA0002702392010000058
应满足以下条件不等式：
Figure BDA0002702392010000059
若输出的所述
Figure BDA00027023920100000510
落入第T帧跟踪门，则判定目标舷角测量值
Figure BDA00027023920100000511
与目标关联成功；否则判定为野值，直接将跟踪门中心点舷角值赋值给
Figure BDA00027023920100000512
利用第T帧的拖曳线阵列声纳航向值，将目标舷角测量值
Figure BDA00027023920100000513
转化为目标方位测量值θT。
优选的，所述用于对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹的装置中运行着如下操作步骤：
将当前帧之前的P帧目标方位值进行中值滤波，获取稳定连续的目标方位迹。
本发明的特点及优点是：
本发明提供的柔性拖曳线列阵声纳噪声目标的方位迹获取方法，根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成，对频域波束形成的输出按处理频带进行目标角度精测；利用可变跟踪门对当前帧的目标角度精测值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正；然后对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹。该方法能有效解决柔性拖曳线列阵阵形扰动和水声环境复杂性引起的目标方位迹中断和偏离的问题，提高声纳噪声目标跟踪方位迹的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中柔性拖曳线列阵声纳噪声目标方位迹获取方法的流程图；
图2为本发明实施例2中对海试数据中的高信噪比目标进行方位迹获取的结果示意图；
图3为本发明实施例2中对海试数据中的中等信噪比目标进行方位迹获取的结果示意图；
图4为本发明实施例2中对海试数据中的低信噪比目标进行方位迹获取的结果示意图；
图5为本发明实施例2中海试阵形扰动下，基于常规互谱精测跟踪处理的方位迹图；
图6为本发明实施例2中海试阵形扰动下，对高信噪比目标进行方位迹获取的结果示意图；
图7为本发明实施例2中海试阵形扰动下，对中等信噪比目标进行方位迹获取的结果示意图；
图8为本发明实施例2中海试阵形扰动下，对低信噪比目标进行方位迹获取的结果示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的目的在于针对水声环境复杂性和阵形扰动引起的目标方位迹中断和偏离的问题，提出一种适用于柔性拖曳线列阵声纳的噪声目标方位迹获取方法。该方法利用多波束能量积分空间谱信息和相位无模糊条件建立可变跟踪门，实现噪声目标的有效关联，有效解决常规方法带来的方位迹中断和偏离失效问题，保证噪声目标方位迹的稳定连续。
为了实现上述目的，如图1所示，本发明提供了一种柔性拖曳线列阵声纳噪声目标的方位迹获取方法，所述方法包括：根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成；对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测；利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正；然后对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹。具体步骤如下：
1.对第T帧的阵元通道接收信号进行分裂子阵频域波束形成；
1.1设对第T帧的各阵元通道接收时域波形进行数字采样后，得到各阵元接收的数字信号为x1(m)，…，xn(m)，…，xN(m)，n表示阵元序号，N为阵元个数，N取偶数，m＝1,2,…,M表示时域上的离散序号，M表示各阵元每一帧数据的采样点数；对各阵元接收信号进行FFT变换，得到各阵元的频域信号X1(k)，X2(k)，…，XN(k)，k＝1,2,…,K表示频域上的离散序号，K表示处理频带的频点数；
1.2以靠近拖曳点的第一个阵元为坐标原点、正北向为纵坐标轴正向建立直角坐标系；对处理频带内的各阵元频域信号分别进行前、后两段均匀子阵的波束形成，子阵阵元数为N/2；
以第一个阵元为参考点，前子阵的权值向量为：
Figure BDA0002702392010000081
rn＝[xn,yn]T，n∈{1,2,…,N/2}表示前子阵中的第n个阵元的位置向量；uT-1＝-[sinθT-1,cosθT-1]T表示上一帧(第T－1帧)的噪声目标信号单位方向向量，θT-1∈[0°,360°)表示第T－1帧的噪声目标方位值；c表示声速；fk表示第k个处理频点值；j表示虚数单位；()T表示转置；
利用前子阵权值向量对前子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure BDA0002702392010000082
()H表示共轭转置；
后子阵的权值向量为：
Figure BDA0002702392010000083
rn＝[xn,yn]T，n∈{N/2+1,N/2+2,…,N}表示后子阵中的第n个阵元的位置向量；
利用后子阵权值向量对后子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure BDA0002702392010000084
2.对频域波束形成的输出按处理频带进行目标角度精测；
2.1对1.2输出的前、后子阵波束域信号XF(k)，XB(k)，求解互功率谱，公式如下：
Figure BDA0002702392010000091
τ表示目标信号传播经过前、后子阵等效声中心的延时量；
2.2利用互功率谱求解第k条谱线fk对应的相位差，公式如下：
Figure BDA0002702392010000092
2.3按照处理频点进行加权，得到目标信号时延估计值，公式如下：
Figure BDA0002702392010000093
2.4根据2.3计算得到第T帧的噪声目标估计舷角值，公式如下：
Figure BDA0002702392010000094
θC∈[0°,180°)表示频域波束形成指向角度θT-1对应的舷角值，可以根据拖曳线阵列的航向值和频域波束形成指向方位信息折算得到；d表示相邻两个阵元的间距；
3.利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值
Figure BDA0002702392010000095
进行关联确认，并对野值进行剔除和校正，得到当前帧目标方位值θT；
3.1基于第T帧多波束宽带能量积分空间谱，搜索第T－1帧跟踪门角度区域内的能量峰值，将其对应的舷角值作为跟踪门中心，根据相位无模糊条件得到跟踪门门限范围，建立第T帧跟踪门，跟踪门内的目标舷角值
Figure BDA0002702392010000096
应满足以下条件不等式：
Figure BDA0002702392010000097
3.2若2.4的输出
Figure BDA0002702392010000098
落入第T帧跟踪门，则判定目标舷角测量值
Figure BDA0002702392010000099
与目标关联成功；否则判定为野值，直接将跟踪门中心点舷角值赋值给
Figure BDA00027023920100000910
3.3利用第T帧的拖曳线阵列声纳航向值，将目标舷角测量值
Figure BDA00027023920100000911
转化为目标方位测量值θT；
4.将当前帧之前的P帧目标方位值进行中值滤波，获取稳定连续的目标方位迹。
实施例2：
如图2至图4所示，分别是利用本发明的方法对海试数据中的高、中、低信噪比目标进行处理得到的方位迹。通过比较发现，三类目标的方位迹与方位历程图中的目标能量吻合；其中，受水声环境复杂性的影响，低信噪比目标的能量存在明显起伏，但是获取的方位迹依然连续稳定，说明本发明的有效性。
如图5至图8所示，分别是在柔性拖曳线列阵阵形受到海流等因素影响产生扰动的情况下，对不同信噪比目标进行方位迹获取的结果。图5为利用常规互谱精测跟踪方法处理高信噪比目标得到的方位迹图，通过人工设置较大的跟踪门可以保证方位迹不中断，但是目标方位迹已偏离目标本身，方法已经失效。图6～8为利用本发明的方法处理得到的目标方位迹，可以发现目标方位迹正确连续稳定，说明本发明的方法对于阵形扰动具有一定的稳健性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成；
步骤2：对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测；
步骤3：利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正；
步骤4：对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹；
所述步骤2中，对频域波束形成的输出按处理频带进行目标角度精测，包括如下步骤：
对输出的前、后子阵波束域信号XF(k)，XB(k)，求解互功率谱，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
τ表示目标信号传播经过前、后子阵等效声中心的延时量；
利用互功率谱求解第k条谱线fk对应的相位差，公式如下：
Figure 43937DEST_PATH_IMAGE002
；
按照处理频点进行加权，得到目标信号时延估计值，公式如下：
Figure 558095DEST_PATH_IMAGE003
；
根据计算得到第T帧的噪声目标估计舷角值，公式如下：
Figure 750042DEST_PATH_IMAGE004
；其中：
Figure 564414DEST_PATH_IMAGE005
表示频域波束形成指向角度θT-1对应的舷角值，所述舷角值根据拖曳线阵列的航向值和频域波束形成指向方位信息折算得到；
d表示相邻两个阵元的间距;
在步骤3中，利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值
Figure 121298DEST_PATH_IMAGE006
进行关联确认，并对野值进行剔除和校正，得到当前帧目标方位值
Figure 388331DEST_PATH_IMAGE007
；其中，
基于第T帧多波束宽带能量积分空间谱，搜索第T－1帧跟踪门角度区域内的能量峰值，将其对应的舷角值作为跟踪门中心，根据相位无模糊条件得到跟踪门门限范围，建立第T帧跟踪门，跟踪门内的目标舷角值
Figure 383969DEST_PATH_IMAGE008
应满足以下条件不等式：
Figure 787268DEST_PATH_IMAGE009
；
若输出的所述
Figure 780632DEST_PATH_IMAGE010
落入第T帧跟踪门，则判定目标舷角测量值
Figure 331699DEST_PATH_IMAGE011
与目标关联成功；否则判定为野值，直接将跟踪门中心点舷角值赋值给
Figure 803132DEST_PATH_IMAGE012
；
利用第T帧的拖曳线阵列声纳航向值，将目标舷角测量值
Figure 326517DEST_PATH_IMAGE013
转化为目标方位测量值
Figure 553099DEST_PATH_IMAGE014
。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，对第T帧的阵元通道接收信号进行分裂子阵频域波束形成包括如下步骤：
设对第T帧的各阵元通道接收时域波形进行数字采样后，得到各阵元接收的数字信号为x1(m)，…，xn(m)，…，xN(m)，n表示阵元序号，N为阵元个数，N取偶数，m表示时域上的离散序号，M表示各阵元每一帧数据的采样点数；对各阵元接收信号进行FFT变换，得到各阵元的频域信号X1(k)，X2(k)，…，XN(k)，k表示频域上的离散序号，K表示处理频带的频点数；
以靠近拖曳点的第一个阵元为坐标原点、正北向为纵坐标轴正向建立直角坐标系；对处理频带内的各阵元频域信号分别进行前、后两段均匀子阵的波束形成，子阵阵元数为N/2；
以第一个阵元为参考点，前子阵的权值向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，其中：
Figure 804269DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示前子阵中的第n个阵元的位置向量；
Figure 579644DEST_PATH_IMAGE018
表示第T－1帧的噪声目标信号单位方向向量；
Figure 42986DEST_PATH_IMAGE019
表示第T－1帧的噪声目标方位值；
c表示声速；
fk表示第k个处理频点值；
j表示虚数单位；
( )T表示转置；
利用前子阵权值向量对前子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，其中：
( )H表示共轭转置；
后子阵的权值向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，其中：
Figure 922583DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示后子阵中的第n个阵元的位置向量；
利用后子阵权值向量对后子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤4中，将当前帧之前的P帧目标方位值进行中值滤波，获取稳定连续的目标方位迹。
4.一种柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取装置，其特征在于，包括：
用于根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成的装置；
用于对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测的装置；
用于利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正的装置；
用于对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹的装置；所述用于根据柔性拖曳线列阵阵列流形信息和上一帧目标方位，对阵元通道的当前帧数据进行分裂子阵频域波束形成的装置内运行着如下操作步骤：
对第T帧的阵元通道接收信号进行分裂子阵频域波束形成；
设对第T帧的各阵元通道接收时域波形进行数字采样后，得到各阵元接收的数字信号为x1(m)，…，xn(m)，…，xN(m)，n表示阵元序号，N为阵元个数，N取偶数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示时域上的离散序号，M表示各阵元每一帧数据的采样点数；对各阵元接收信号进行FFT变换，得到各阵元的频域信号X1(k)，X2(k)，…，XN(k)，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
表示频域上的离散序号，K表示处理频带的频点数；
以靠近拖曳点的第一个阵元为坐标原点、正北向为纵坐标轴正向建立直角坐标系；对处理频带内的各阵元频域信号分别进行前、后两段均匀子阵的波束形成，子阵阵元数为N/2；
以第一个阵元为参考点，前子阵的权值向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，其中：
Figure 481882DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
表示前子阵中的第n个阵元的位置向量；
Figure 864639DEST_PATH_IMAGE030
表示第T－1帧的噪声目标信号单位方向向量；
Figure 789869DEST_PATH_IMAGE031
表示第T－1帧的噪声目标方位值；
c表示声速；
fk表示第k个处理频点值；
j表示虚数单位；
( )T表示转置；
利用前子阵权值向量对前子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，其中：
( )H表示共轭转置；
后子阵的权值向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，其中：
Figure 891183DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
表示后子阵中的第n个阵元的位置向量；
利用后子阵权值向量对后子阵接收信号进行频域波束形成处理，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
所述用于对频域波束形成的输出按处理频带进行目标方位精测的装置中运行着如下操作步骤：
对输出的前、后子阵波束域信号XF(k)，XB(k)，求解互功率谱，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
τ表示目标信号传播经过前、后子阵等效声中心的延时量；
利用互功率谱求解第k条谱线fk对应的相位差，公式如下：
Figure 968544DEST_PATH_IMAGE040
；
按照处理频点进行加权，得到目标信号时延估计值，公式如下：
Figure 868367DEST_PATH_IMAGE042
；
根据计算得到第T帧的噪声目标估计舷角值，公式如下：
Figure 231215DEST_PATH_IMAGE044
；其中：
Figure 267304DEST_PATH_IMAGE045
表示频域波束形成指向角度θT-1对应的舷角值，所述舷角值根据拖曳线阵列的航向值和频域波束形成指向方位信息折算得到；
d表示相邻两个阵元的间距；
所述用于利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值进行关联确认，并对野值进行剔除和校正的装置内运行着如下操作步骤：
利用可变跟踪门对当前帧的目标角度测量值
Figure 627878DEST_PATH_IMAGE046
进行关联确认，并对野值进行剔除和校正，得到当前帧目标方位值
Figure 811735DEST_PATH_IMAGE047
；其中，
基于第T帧多波束宽带能量积分空间谱，搜索第T－1帧跟踪门角度区域内的能量峰值，将其对应的舷角值作为跟踪门中心，根据相位无模糊条件得到跟踪门门限范围，建立第T帧跟踪门，跟踪门内的目标舷角值
Figure 915957DEST_PATH_IMAGE048
应满足以下条件不等式：
Figure 806553DEST_PATH_IMAGE049
若输出的所述
Figure 400345DEST_PATH_IMAGE050
落入第T帧跟踪门，则判定目标舷角测量值
Figure 9181DEST_PATH_IMAGE050
与目标关联成功；否则判定为野值，直接将跟踪门中心点舷角值赋值给
Figure 917094DEST_PATH_IMAGE051
；
利用第T帧的拖曳线阵列声纳航向值，将目标舷角测量值
Figure 225978DEST_PATH_IMAGE051
转化为目标方位测量值
Figure DEST_PATH_IMAGE052
。
5.根据权利要求4所述的柔性拖曳线列阵声呐噪声目标的方位迹获取装置，其特征在于，所述用于对多帧目标方位值进行平滑滤波处理，获取稳定连续的目标方位迹的装置中运行着如下操作步骤：
将当前帧之前的P帧目标方位值进行中值滤波，获取稳定连续的目标方位迹。
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