[发明专利]基于分布式Phased-MIMO联合处理的目标探测方法有效

专利信息
申请号: 201310695778.4 申请日: 2013-12-15
公开(公告)号: CN103713289A 公开(公告)日: 2014-04-09
发明(设计)人: 丁振平;潘翔 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: G01S15/04 分类号: G01S15/04
代理公司: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 陈昱彤
地址: 310058 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 基于 分布式 phased mimo 联合 处理 目标 探测 方法
【权利要求书】:

1.一种基于分布式Phased-MIMO联合处理的目标探测方法,其特征是,包括如下步骤:

1)在发射端布置M个发射子阵,各发射子阵包含Mk个发射换能器阵元;每个发射子阵内的各发射换能器阵元与功率放大器的输出端连接,所述功率放大器的输入端与相应的信号产生设备的输出端连接;各发射子阵内的发射换能器阵元布置成均匀线阵且相邻发射换能器阵元之间的间距小于等于所在的发射子阵的发射信号的半波长的最小值;各发射子阵之间的间距满足式(1)所示的要求:

dt>RtλmaxD---(1)]]>

在接收端布置N个接收子阵,每个接收子阵包含Nl个水听器阵元;每个接收子阵内的水听器阵元与相应的信号采集设备连接,各接收子阵内的水听器阵元布置成均匀线阵且相邻水听器阵元之间的间距小于等于相应的发射信号的半波长的最小值;各接收子阵之间的间距满足式(2)所示的要求:

dr>RrλmaxD---(2)]]>

其中,M为大于等于1的正整数,Mk为大于等于1的正整数且Rt表示发射端的相应发射子阵到目标中心的距离,D表示目标的尺寸,dt表示相邻的发射子阵之间的间距,dr表示相邻的接收子阵之间的间距,λmax表示所有发射信号的波长的最大值;N表示大于等于1的正整数,Nl表示大于等于1的正整数且Rr表示接收端的相应接收子阵到目标中心的距离;

2)各所述信号产生设备产生发射信号

其中,E表示发射信号的总能量,

M表示发射子阵的个数,

atk(θk,fm)=[1,e-i2πfmdkcsinθk,···,e-i2πfmdkcsinθk(Mk-1)]T,]]>其中,[…]T是转置符号,θk是目标中心到发射子阵k的到达角,k=1,2,...,M,fm是发射子阵k发射的信号的第m个频率,m=1,2,...L,L是每个发射子阵发射的信号的频率数目,c是发射信号的传播速度,dk是发射子阵k内的相邻发射换能器阵元之间的间距,Mk是发射子阵k包含的发射换能器阵元数目,i表示虚数;

{Sk(fm)}表示发射子阵k的发射信号,‖Sk(fm)‖2=1/L,

各所述信号产生设备的发射信号通过功率放大器放大后传送给相应的发射子阵内的各发射换能器阵元而转换成声波信号发射到欲探测水域;

3)各接收子阵将接收到的相应的发射子阵的发射信号Sk(fm)的回波Rlk(fm)传送给相应的信号采集设备,所述信号采集设备对所接收到的回波Rlk(fm)进行如式(3)所示的接收波束形成:

Ylk(fm)=(brl(θl,fm))HRlk(fm)---(3)]]>

式(3)中,(…)H是共轭转置符号,

brl(θl,fm)=[1,e-i2πfmdlcsinθl,···,e-i2πfmdlclsinθl(Nl-1)]T,]]>其中,θl是目标中心到接收子阵l的到达角,l=1,2,···,N,dl是接收子阵l内的相邻水听器阵元之间的间距,Nl是接收子阵l包含的水听器阵元数目,i表示虚数;

将Ylk(fm)按式(4)所示的方法进行匹配:

T=Σl=1NΣk=1MΣm=1L||Sk*(fm)Ylk(fm)||2---(4)]]>

式(4)中,∑表示求和符号,||…||2表示对矢量取模,Sk(fm)表示发射子阵k的发射信号,N是接收子阵的个数,M是发射子阵的个数,L是每个发射子阵发射的信号的频率数目;

将目标中心到所有各接收子阵的距离Rl所对应的T值绘制成Rl-T二维图像;然后观察Rl-T二维图像,如果在目标中心到接收子阵之间存在峰值,则表明存在目标。

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