[发明专利]柔性阵波束形成稳健化实现方法

说明书

本发明提供了一种柔性阵波束形成稳健化实现方法，其特征在于包括以下步骤：对拖线阵进行分段得到若干子阵；对靠近拖缆的第一子阵使用自适应波束形成技术，得到第一子阵的波束输出；后续各子阵在波束指向上与第一子阵相同，使用扰动矩阵和扰动向量分别补偿后续各子阵接收数据和第一子阵波束输出，采用优化技术分别得到后续各子阵的权值；后续各子阵权值分别对对应的各子阵接收数据进行加权，得到后续各子阵波束输出；将各子阵波束输出进行非相干叠加，得到全阵波束输出。本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种柔性阵波束形成稳健化实现方法，有效解决了波束形成技术受限于阵形畸变的问题。

技术领域

本发明涉及声纳技术领域，具体涉及一种柔性阵波束形成 稳健化实现方法。

背景技术

拖曳线列阵远离拖船，使得平台自噪声对阵列性能的影响 减小；能够改变工作深度，更好的利用水文环境；没有拖船本 身空间的限制，阵列尺寸设计较大。与传统声纳相比，其具备 阵列孔径大，探测距离远，测量精度高等优势。但由于受到水 流，内波等因素影响，通常情况下，拖线阵的阵形发生畸变， 使得各阵元实际位置偏离理想位置。在进行波束形成时，导向 矢量存在偏差，目标探测性能严重下降。因此，提升线列阵在 畸变情况下的稳健性显得十分重要。

阵形估计是目前解决阵形畸变的主要手段之一，阵形估计 方法主要分为非声学估计方法和声学估计方法。非声学方法主 要有两种，插值拟合法和流体力学法。插值拟合法是在声阵不 同部位加装姿态传感器(如航向传感器，深度传感器等)，对 传感器传回的阵列姿态信息进行多项式拟合，从而估计出阵 形。这类方法，对传感器的测量精度要求较高。流体力学法主 要是对声纳的受力进行分析，通过求解力学方程进行阵形估 计。这类方法计算量大，难以实时进行阵形估计。声学方法主 要是通过对阵元接收到的数据分析来反推出阵形，如陡度法和 特征矢量法。声学类方法估计误差大，计算复杂。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种柔性阵 波束形成稳健化实现方法，有效解决了波束形成技术受限于阵 形畸变的问题。

本发明提供了一种柔性阵波束形成稳健化实现方法，其特 征在于包括以下步骤：

对拖线阵进行分段得到若干子阵；

对靠近拖缆的第一子阵使用自适应波束形成技术，得到第一 子阵的波束输出；

后续各子阵在波束指向上与第一子阵相同，使用扰动矩阵和 扰动向量分别补偿后续各子阵接收数据和第一子阵波束输 出，采用优化技术分别得到后续各子阵的权值；

后续各子阵权值分别对对应的各子阵接收数据进行加权，得 到后续各子阵波束输出；

将各子阵波束输出进行非相干叠加，得到全阵波束输出。

上述技术方案中，还包括以下步骤：

根据各子阵波束输出和输出数据协方差矩阵计算各子阵 的能量输出；将各子阵能量输出进行非相干叠加，得到全阵能 量输出。

上述技术方案中，对全阵划分为J段，将靠近拖揽的子阵 命名为第一子阵，阵元数为N₁；对拖线阵的剩余阵元均匀划分 子阵，拖线阵总阵元数为N，则其余各子阵阵元数为(N-N₁)/(J-1)，记第i个阵元接收到的数据为X_i，则X_i为：

记第i个阵元在第l个采样时刻所得到的数据为x_i(l)，则第i 个阵元接收到的数据矩阵X_i为

X_i＝[x_i(1)，x_i(2)，L，x_i(l)，L，x_i(L)]i＝1，2，....，N，；l＝1，2，...，L (1)

其中，L为采样数据快拍数；