[发明专利]一种光纤组合阵及基于光纤组合阵的栅瓣抑制方法

说明书

发明提供的是一种光纤组合阵及基于光纤组合阵的栅瓣抑制方法。(1)光纤组合阵的三条子阵分别接收入射信号，所述光纤组合阵包含三条子阵1、2、3依次排列，各子阵为均匀等间距直线阵，各子阵内部阵元间距彼此互质，三条子阵彼此间距为接收信号半波长；(2)各子阵所接收的入射信号，利用各互质子阵进行波束形成，获取各扫描方位的波束数据输出；(3)利用各子阵间阵元间距互质的特性，对三个子阵波束域信息进行综合处理，得到抑制栅瓣后的空间谱和目标方位估计结果。本发明能够提高对空间目标方位估计的可靠性和准确度，获得更高的分辨力；相比传统均匀面阵，能够扩大等效孔径，减少阵元数量，具有较强的工程实用价值。

技术领域

本发明涉及的是一种光纤组合阵。本发明申请也涉及一种基于光纤组合阵的栅瓣抑制方法。

背景技术

阵列信号处理利用阵列对信号进行空间和时间采样，采用适当方法进行运算，加工和处理，并提取有用信息。阵列信号处理有两大基本任务：一是波束形成，二是空间谱估计。阵列信号处理理论发展至今，出现了如CBF、MVDR、MUSIC、ESPRIT、最大似然法、稀疏重构等算法。上述算法大多基于均匀阵列而言，均匀阵列的内部阵元间距都必须小于或等于入射信号的半波长，导致阵列孔径受到阵元数的制约。对于均匀阵列而言，要获得高分辨率，必须要增加阵元数，由此导致了硬件成本高、阵列设计困难等问题。

光纤水听器具有灵敏度高，传输损耗小，信号串扰小等优点，大大降低了阵列的体积和重量，使阵列能够搭载于多类型平台，便于建立大范围、全方位、立体化的水声传感网络，提高对水下空间的实时监视能力。然而，由于光纤水听器自身的独特结构，在进行水声高频信号的方位估计时，无法满足阵列半波长间距布阵的要求，易受到方位估计模糊问题的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀疏且可以抑制栅瓣干扰的光纤组合阵。本发明的目的还在于提供一种能够解决利用光纤水听器阵列进行方位估计时由于栅瓣造成的方位模糊问题的基于光纤组合阵的栅瓣抑制方法。

本发明的光纤组合阵包含三条子阵1、2、3依次排列，各子阵为均匀等间距直线阵，各子阵内部阵元间距彼此互质，三条子阵彼此间距为接收信号半波长。

本发明的光纤组合阵中三个子阵的互质因子分别为C₁、C₂、C₃为互为质数的正整数，且C₁,C₂,C₃≥2，子阵间距为λ/2，其中λ为接收信号波长，子阵1阵元数量为M₁＝C₂*C₃，间距为C₁*λ/2；子阵2阵元数量为M₂＝C₁*C₃，间距为C₂*λ/2；子阵3阵元数量为M₃＝C₁*C₂，间距为C₃*λ/2。

本发明的基于光纤组合阵的栅瓣抑制方法包括如下步骤：

(1)光纤组合阵的三条子阵分别接收入射信号，所述光纤组合阵包含三条子阵1、2、3依次排列，各子阵为均匀等间距直线阵，各子阵内部阵元间距彼此互质，三条子阵彼此间距为接收信号半波长；

(2)各子阵所接收的入射信号，利用各互质子阵进行波束形成，获取各扫描方位的波束数据输出；

(3)利用各子阵间阵元间距互质的特性，对三个子阵波束域信息进行综合处理，得到抑制栅瓣后的空间谱和目标方位估计结果。

本发明的基于光纤组合阵的栅瓣抑制方法还可以包括：

1.步骤(2)具体包括所述波束形成的扫描范围为：方位角：θ∈(0°,180°)；俯仰角：目标方位为对于每个子阵i＝1,2,3，子阵i在时刻t接收的信号表示成一个列矢量：