一种U型阵波束形成加权方法

摘要

本发明涉及声纳信号处理领域，主要是一种U型阵波束形成加权方法，根据“U”型阵阵元在与波束预成方向垂直的波阵面方向的投影坐标位置关系确定插值点，通过对窗函数在插值点的插值，计算出与“U”型阵阵元位置相匹配的修正窗函数权值。本发明提供了一种新型的，计算方法简单，计算量小，易于实现的“U”型阵波束形成加权方法，把基于均匀阵的窗函数加权推广到非均匀阵加权，有效地抑制了旁瓣，提高了“U”型阵波束形成的性能。

主权项

1.一种U型阵波束形成加权方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：步骤一：采用M元“U”型阵接收信号，对基阵接收信号进行前置预处理，令阵元编号分别为1，2，...，M，则阵元输出信号为：x(n)＝[x₁(n)，x₂(n)，...，x_M(n)]^T    (1)；步骤二：信号处理机对阵元输出信号进行快速傅立叶变换(FFT)，将信号从时域变换到频域，频域输出为：X(f)＝[x₁(f)，x₂(f)，...，x_m(f)]^T    (2)其中x_m(f)为第m个阵元在频率f的值，m＝1，2，...，M，设接收信号为带限信号，则f_l≤f≤f_h，f_l，f_h分别为信号频率的下限和上限；步骤三：通过计算斜率为tgθ的直线ll与“U”型阵的切点位置P，形成θ方位的波束，根据P点位置，确定第1，2，...，N号阵元参加波束形成，由(2)式选出这N个阵元的频域输出为：则波束形成的驾驶向量为：W(f，θ)＝[w₁(f，θ)，w₂(f，θ)，...，w_N(f，θ)]    (4)其中w_n(f，θ)＝exp(j2πfτ_n(θ))，τ_n(θ)为第n号阵元到参考点(坐标原点0点)的时延补偿，n＝1，2，...，N；步骤四：把“U”型阵中参加波束形成的N个阵元投影到与θ垂直的波阵面，即直线qq方向，得到投影点A₁，A₂，...，A_N；假定在投影点左右两端最边缘的两点，即点A₁和点A_N之间形成了一个均匀阵，对该均匀阵进行常规窗函数加权，再对形成的“窗口”进行插值；插值点由各投影点在投影连线，即线A₁A_N的位置确定，投影点A_n(其中，n＝1，2，...，N)对应的插值点计算公式如下：${\hat{A}}_n=\stackrel{\‾}{A_1{A}_n}*(N-1)/\stackrel{\‾}{A_1{A}_N},---\left(5\right)$其中表示线段A₁A_n的长度，表示线段A₁A_N的长度；根据插值点对常规窗函数在[0，N-1]范围内进行插值，插值后的值即为窗函数的修正权值；设所得到的修正窗函数权值为：B＝[b₁，b₂，...，b_N]    (6)其中，b_n为对应第n号阵元的修正窗函数权值，n＝1，2，...，N；步骤五：结合步骤三和步骤四的结果，进行频域波束形成得到θ方位的频域波束输出为：