本發(fā)明屬于主動聲納探測，是將一個多元線陣的接收信號經(jīng)過適當處理，在預(yù)定方向形成最大輸出，從而抑制其他方向信號和干擾的技術(shù)，特別涉及一種移位邊帶分裂波束形成方法。

背景技術(shù)：

1、目前，在聲納探測領(lǐng)域，常規(guī)的波束形成算法通常采用時域信號的加權(quán)-延遲-加和算法，這種算法具有通頻帶寬、結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)等優(yōu)點，但是由于時域的延時補償精度取決于接收信號的采樣率，想要達到較好的性能，就需要較高的采樣頻率(奈奎斯特頻率的5-10倍)，并且要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。尤其對于信號頻率較高的高頻聲納，常規(guī)波束形成的弊端更加明顯。另外，常規(guī)波束形成的波束水平開角偏大，不利于目標精確定位。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種移位邊帶分裂波束形成方法，以降低接收處理的運算量，并獲得較窄的波束開角，同時通過增加波束數(shù)的方法來獲得更多有用的目標波束信息。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種移位邊帶分裂波束形成方法，該方法通過將移位邊帶波束形成將高采樣率的陣元信號變頻為低采樣率的復(fù)數(shù)邊帶信號，再通過對低采樣率的復(fù)數(shù)邊帶信號進行分裂波束形成，有效降低運算量，并獲得較窄波束開角與更低的旁瓣級；

3、其中所述移位邊帶波束形成包括：接收ad轉(zhuǎn)換和數(shù)字下變頻后的n路陣元信號的復(fù)數(shù)邊帶信號，所述n路陣元信號的復(fù)數(shù)邊帶信號x1(t)…xn(t)實部和x1(t)…xn(t)虛部與乘加后作為復(fù)分裂波束形成器的輸入，其中ti為形成波束方向的時延，i＝1…n；復(fù)數(shù)邊帶信號的中心頻率為f0-fx；

4、所述分裂波束形成包括：將接收復(fù)數(shù)邊帶信號的接收陣列分為左右兩個子陣，對同一個波達方向以常規(guī)波束形成生成左、右波束，然后按如下算法公式(1)對其求和與求差，并進行非線性求和操作，利用抵消原理，能在陣列尺寸一定的條件下，有效減小波束開角，并降低旁瓣級；

5、所述算法公式為：

6、shyper(t)＝[(|sl(t)|+|sr(t)|)n-|sl(t)-sr(t)|n]1/n??(1)；

7、其中n∈[0.3,1]；n為分裂指數(shù)，用以調(diào)整輸出波束主瓣寬度和旁瓣高度；sl(t)為左子陣，sr(t)為右子陣。

8、優(yōu)選的，還包括chebyshev加權(quán)，用于對各陣元幅值進行加權(quán)；所述chebyshev加權(quán)計算步驟如下：

9、1)根據(jù)給定的主旁瓣比值a及陣元個數(shù)n，按照公式(2)計算x0；

10、

11、其中n＝n-1；

12、2)由x0，利用公式(3)計算α；

13、

14、3)利用公式(4)計算相對于α的權(quán)系數(shù)；

15、

16、其中，規(guī)定陣元1的權(quán)值為陣元k的相對權(quán)值，k＝2..n，s＝0..k-2。

17、優(yōu)選的，通過先用來調(diào)制陣元信號，隨后復(fù)數(shù)乘積的實部和虛部用低通濾波器濾波獲得所述n路陣元信號的復(fù)數(shù)邊帶信號。

18、優(yōu)選的，該方法通過接收ad轉(zhuǎn)換、數(shù)字下變頻后的復(fù)數(shù)邊帶信號，經(jīng)處理后，形成波束域數(shù)據(jù)輸出至目標判別信號處理模塊。

19、優(yōu)選的，陣元域信號原始采樣率為5mhz，數(shù)字下變頻后采樣率降為96khz；載波中心頻率取f0-fx，低通濾波器階數(shù)為416，降采樣的倍數(shù)為52，分裂指數(shù)n∈[0.3,1]。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

21、本發(fā)明提供一種用于主動聲納接收信號的波束形成方法，接收主動聲納的回波信號，通過實時計算，生成信噪比更高、波束開角更窄的波束域信號，并發(fā)送至后續(xù)主動信號處理、目標檢測和跟蹤等模塊，以實現(xiàn)主動聲納探測目標的目的。本發(fā)明主要特點為運算量低，并且可以有效控制波束開角和旁瓣幅度，提高接收信號信噪比等。

技術(shù)特征：

1.一種移位邊帶分裂波束形成方法，其特征在于，該方法通過將移位邊帶波束形成將高采樣率的陣元信號變頻為低采樣率的復(fù)數(shù)邊帶信號，再通過對低采樣率的復(fù)數(shù)邊帶信號進行分裂波束形成，有效降低運算量，并獲得較窄波束開角與更低的旁瓣級；

2.如權(quán)利要求1所述的一種移位邊帶分裂波束形成方法，其特征在于，還包括chebyshev加權(quán)，用于對各陣元幅值進行加權(quán)；所述chebyshev加權(quán)計算步驟如下：

3.如權(quán)利要求1所述的一種移位邊帶分裂波束形成方法，其特征在于，通過先用來調(diào)制陣元信號，隨后復(fù)數(shù)乘積的實部和虛部用低通濾波器濾波獲得所述n路陣元信號的復(fù)數(shù)邊帶信號。

4.如權(quán)利要求1所述的一種移位邊帶分裂波束形成方法，其特征在于，該方法通過接收ad轉(zhuǎn)換、數(shù)字下變頻后的復(fù)數(shù)邊帶信號，經(jīng)處理后，形成波束域數(shù)據(jù)輸出至目標判別信號處理模塊。

5.如權(quán)利要求1所述的一種移位邊帶分裂波束形成方法，其特征在于，陣元域信號原始采樣率為5mhz，數(shù)字下變頻后采樣率降為96khz；載波中心頻率取f0-fx，低通濾波器階數(shù)為416，降采樣的倍數(shù)為52，分裂指數(shù)n∈[0.3,1]。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于主動聲納探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種移位邊帶分裂波束形成方法。該方法通過將移位邊帶波束形成和分裂波束形成進行結(jié)合，通過對低采樣率的基帶信號進行波束形成，有效降低運算量，并獲得較窄波束開角與更低的旁瓣級。以降低接收處理的運算量，并獲得較窄的波束開角，同時通過增加波束數(shù)的方法來獲得更多有用的目標波束信息。

技術(shù)研發(fā)人員：陳靜
受保護的技術(shù)使用者：海鷹企業(yè)集團有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24