[发明专利]一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法

说明书

本发明公开一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法，属于声纳阵列信号处理领域。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。本发明通过构建三元组结构，采用相控的方式，使接收阵形成单指向性阵元，从而构成软障板。本发明解决了物理障板阻挡发射声波能量的缺陷，同时能有效抑制背向的噪声与干扰，并且方法简单可行，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及声纳阵列信号处理技术领域，特别涉及一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法。

背景技术

水面舰舰壳声呐是水面舰艇探测潜艇的主要装备之一，一般安装在球鼻艏的导流罩内。传统的舰用声呐主要采用圆柱形的布阵方式。为减小舰艇航行的阻力和流噪声，舰艏导流罩通常采用狭长型设计，圆柱阵的孔径和工作频率在设计时受此局限，直接影响到声呐的作用距离和效果。共形阵是一种新型的基阵形式，能够充分利用导流罩的纵向空间，增加声基阵的孔径，从而提高声呐的定位精度和作用距离。

舰用共形阵声呐一般采用收发分置方式，发射阵由高能量密度发射换能器组成，放置在共形接收阵的中间。为了不影响发射阵的发射效率，接收阵不能使用声障板。但是若不使用障板，则无法遮挡背向来的噪声和干扰，使得声场非常复杂。

因此，寻找一种易于工程实现的既能透声又能起到障板作用的方法是舰用共形阵声呐亟需解决的实际问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法，以解决背景技术中出现的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种舰用共形阵虚拟障板的实现方法，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。

可选的，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的范围为正整数。

可选的，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。

可选的，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：

可选的，计算三元组的相控系数包括：