[发明专利]一种基于多级滤波器组的宽带波束形成方法

权利要求书

1.一种基于多级滤波器组的宽带波束形成方法，其特征在于：具体包含如下步骤；

步骤1，根据宽带阵列信号处理的模型计算信号到达各个阵元所用时间与参考阵元所用时间的差，然后依据差值可计算出整数倍采样周期和分数倍采样周期的延迟值；

步骤2，根据整数倍采样周期延迟值选择相应的数字延迟线，而对分数倍采样周期延迟值则进行进一步分解，具体分解的精度依据设计要求进行选择；

步骤3，基于所需延迟精度，采用恰当的自适应算法设计滤波器，将设计得到的多级滤波系数进行存储，等待调用；

步骤4，根据各个阵元所需的相应分数延迟，从存储器中选取各级对应的滤波系数，然后进行滤波操作；

步骤5、将各个阵元经过滤波处理后的信号进行合成，就能实现宽带波束形成；

步骤4中将设计得到的多级滤波系数进行存储，是指：首先提前计算好0～0.9T_s的时延系数作为第一级滤波器组进行存储，0～0.09T_s的时延系数作为第二级滤波器组进行存储以及0～0.009T_s的时延系数作为第三级滤波器组进行存储，T_s为采样周期；

步骤3中对分数倍采样周期延迟值则进行进一步分解，具体如下：

对分数倍时延量p进行提取，先把分数倍时延量p放大10倍，再进行截位取整，其结果表示为：

a₁＝fix(10×p)

根据取整结果a₁就能得到第一级滤波器组选取第几套滤波系数；

根据取整结果a₁就能得到第一级滤波器组选取第几套滤波系数；然后将时延量p放大100倍进行截位取整，再根据a₁的结果计算得到a₂，表达式如下所示：

a₂＝fix(100×p)-10×a₁

根据a₂的结果就能得到第二级滤波器组选取第几套滤波器系数，最后将时延量p放大1000倍进行截位取整，再根据a₁和a₂的值就能得到如下结果：

a₃＝fix(1000×p)-100×a₂-10×a₁

根据a₃的值就能得到第三级滤波器组选取第几套滤波器系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级滤波器组的宽带波束形成方法，其特征在于：

延迟量的计算具体如下：

相邻阵元接收信号时产生的延迟为Δτ＝dsinθ/c，

其中，d为阵元间距，c为波速，θ为信号与阵列法线方向的夹角；

则第i号阵元相对于参考阵元的延迟量为τ_i＝(i-1)Δτ

若假定采样周期为T_s，则第i号阵元需要补偿的延迟量可表示为：

其中，L为整数倍采样周期的延时，q为分数倍采样周期的延时，0＜q＜1。

3.根据权利要求1所述的一种基于多级滤波器组的宽带波束形成方法，其特征在于：延迟补偿具体如下：

对各阵元接收信号进行采样后，将采样后的信号经过整数倍的延迟实现信号的整数倍时延，再通过分数时延滤波器实现分数倍时延，完成对各通道信号的延迟补偿；

假设n阶的FIR滤波器有n个滤波系数，从结构可看出，滤波的实质是卷积的过程：

当信号输入为x(n)，输出为y(n)时，有如下表达式：

Y(e^jw)＝H(e^jw)X(e^jw) (2)

其中

若令输入信号等于某阵元延迟后的接收信号，令输出信号等于参考阵元的接收信号，则得到一组滤波系数即该阵元的时延滤波系数。