[发明专利]一种改进的波束形成多远十字阵定位方法

权利要求书

1.一种改进的波束形成多远十字阵定位方法，其特征是，包括有以下步骤：

多个阵元于水下进行十字阵布局，以接收水下超声信号；

通过含有切比雪夫加权函数的常规波束形成算法对十字阵中传输的超声信息进行处理；

通过线性约束最小方差准则对常规波束形成改进，并通过改进后的常规波束形成处理；

将改进后及原始常规波束形成处理的结果进行比对，完成故障点的水下定位。

2.根据权利要求1所述的改进的波束形成多远十字阵定位方法，其特征是，十字阵定位具体为：

多个阵元分布形成两个直线阵分别沿x和y轴排列，两个直线阵阵元个数分别为Mx和My；

将两个直线阵数据作为一个整体阵列进行处理，通过两个直线阵的方向图相加得到整体方向图

其中，

3.根据权利要求2所述的改进的波束形成多远十字阵定位方法，其特征是，常规波束形成算法具体为：

对于阵元间隔为d的均匀分布线阵列，阵列基阵由M个特性相同的传感器组成，信号相对于基阵法线方向的入射角为θ时，在两个相邻阵元间产生的时间延迟为

式中，λ为波长，c是角频率为ω的波前的传播速度；以基阵端头第一个阵元为参考阵元，则第i个阵元到参考阵元之间的时延为

τ_i＝(i-1)τ₀

通过加权求和在某一个方向上补偿各阵元之间的时延以形成一个主波瓣，常规波束形成器的加权向量为：

采用切比雪夫窗进行计算，当M为偶数时，

当M为奇数时，

其中，γ为主旁瓣的幅度比，其与最大旁瓣级的关系为：D＝-20logγ；

通过协方差矩阵求取输出功率谱，设定N个等时间间隔的采样，通过N个时刻的采样数据得到基阵的采样协方差矩阵：

基阵上的功率谱可表示为：

其中γ＝ωτ₀是空间角频率，ω[i]加窗函数。

4.根据权利要求3所述的改进的波束形成多远十字阵定位方法，其特征是，线性约束最小方差准则具体为：：

当期望信号和方向都已知时，使输出功率最小可以保证信号的良好接收，通过LCMV波束形成技术让输出功率达到最小来抑制干扰

加约束，以使得滤波器对期望信号的响应为常数，即w^Ha₀＝C，其中a₀为期望信号的导向矢量，故最小方差准则为：

通过线性约束最小方差准则，对比用窗函数的常规波束形成方向图和频率谱，提升分辨率。