[发明专利]一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法

权利要求书

1.一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，包括：

确定共形阵的阵元位置；

构建三元组结构；

分别计算单阵元共形阵和三元组的相控系数；

合成总相控系数；

对接收信号进行相位补偿。

2.如权利要求1所述的舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，确定共形阵的阵元位置包括：

通过指向性函数及各向同性噪声场下阵增益的分析，设计共形阵的布阵参数，所述布阵参数包括阵型、阵元个数和阵元间距；

以其中一个阵元为参考点，解算所有阵元的三维坐标，设第i个阵元的位置坐标为：r_i＝(s_i,y_i,z_i),i＝1,…,N，N为正整数。

3.如权利要求2所述的舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，构建三元组结构包括：

以每个阵元为中心，将单个阵元扩展成一个三元组；

以其中一个阵元为参考点，解算所有三元组结构阵元的三维坐标，设第i个三元组的第j个阵元的位置坐标为：r_i,j＝(x,y,z),i＝1,…,N；j＝1,2,3。

4.如权利要求3所述的舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，计算单阵元共形阵的相控系数包括：

假设欲形成的波束主瓣的最大值方向为θ为方位角，为俯仰角；令其单位矢量为：

于是第i个阵元在方向上的声波相对于参考点的声程差可以表示为：

因此，第i个阵元在方向上的声波相对于参考点的相位差为：

其中，λ表示波长；

于是，欲形成方向的波束，则第i个阵元的相控系数为：

5.如权利要求4所述的舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，计算三元组的相控系数包括：

按构建的三元组结构，假设第k个阵元的坐标在参考点O上，则该三元组的三个阵元的位置分别为：

d是三元组结构的边长；

令相移分别为其中f是工作频率，c表示水中声速；则该三元组可形成指向x轴的心形指向性；

因此，三元组的相控系数为：

exp里的j表示虚部。

6.如权利要求5所述的舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，合成总相控系数包括：

对于三元组结构的每个阵元，其相控系数是单阵元相控系数与三元组相控系数的乘积，因此第i个三元组的第j个阵元的相控系数为：

ω_ij＝ω_i*ω₀(j)i＝1,，,N；j＝1,2,3。

7.如权利要求6所述的舰用共形阵虚拟障板的实现方法，其特征在于，对接收信号进行相位补偿包括：

首先，对每个阵元接收的信号进行K点快速傅里叶变换，将阵元信号由时域变换到频域：

[X_ij(0),X_ij(1),…X_ij(K-1)]＝FFT(x_ij(t))i＝1,，,N；j＝1,2,3

x表示时域信号，X表示频域信号；然后将对应频率的信号分量分别乘以对应的相控系数，求和得到波束形成后的频域信号，

最后对频域波束信号做快速傅里叶逆变换得到时域波束信号：

y(t)＝IFFT([y(0),Y(1),...,Y(K-1)])。