[发明专利]基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束形成方法，该发明方法利用多阵元合成孔径聚焦波束形成和最小均方误差准则，通过期望信号与自适应系统的输出作差得到输出误差，并将这个误差引入到序贯回归方法中，再用序贯回归方法的输出作为线性传感器阵列各通道的权值，对多阵元合成孔径聚焦波束形成的子阵与子阵阵元分别进行动态幅度遍迹，有效减少了波束形成的主瓣宽度和旁瓣幅度，提高了成像质量。

主权项

1.一种基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将一个阵元个数为N的线性传感器阵列分割成长度为L的子阵，子阵的个数为M，发射、接收使用相同的阵列；步骤2、对于空间中的一点P，激励超声阵列发射单一频率的超声平面波信号s(t)，经过接收阵列得到接收信号其中，t表示连续的时间参量，r表示P点到阵列中心点的参考声程，c表示声速，θ表示P点与阵列中心点的连线和扫描线垂直平面的夹角，τ_n(θ)表示第n个子阵的发射延时，其中，1≤n≤M，τ_i,n(θ)表示第n个子阵中第i个阵元的接收延时，其中，1≤i≤L，不计参考声程r对波束形成的影响，则将p(t,r,θ)改写为p(t,θ)＝s(t‑τ_n(θ)‑τ_i,n(θ))，p(t,θ)表示t时刻θ方位上的接收信号；步骤3、将步骤2所述的接收信号p(t,θ)表示为p(t,θ)＝s(t)s(‑τn(θ))s(‑τi,n(θ))，由于s(t)为单一频率的平面波信号，p(t,θ)只与θ有关，即p(t,θ)＝p(θ)＝s(‑τn(θ))s(‑τi,n(θ))，其中，s(‑τn(θ))表示第n个子阵接收信号，s(‑τi,n(θ))表示第n个子阵中第i个阵元的接收信号；步骤4、将所述步骤3中s(‑τn(θ))写成向量形式s(θ)＝[s(‑τ1(θ)),s(‑τ2(θ)),…,s(‑τM(θ))]T，其中，上标T表示转置，s(θ)表示阵列接收信号，考虑噪声noise的影响后得到的接收信号为y(θ)＝[s(‑τ1(θ)),s(‑τ2(θ)),…,s(‑τM(θ))]T+noise，其中，noise为一组与子阵个数一致的高斯噪声，对每个子阵设置一组权向量W1，利用幅度遍迹得到遍迹信号l1(θ)，其中，W1＝[W1,1,W1,2,…,W1,M]；W1,n表示第n个子阵的1次迭代权值，将s(θ)与l1(θ)作差得序贯回归方法的约束误差ε1(θ)＝s(θ)‑l1(θ)，利用最小方差准则与迭代方法获得子阵优化权向量Wk+1＝[Wk+1,1,Wk+1,2,…,Wk+1,M]，Wk+1,n表示第n个子阵的k+1次迭代权值，利用子阵优化权向量进行幅度遍迹得到子阵的第k+1次迭代的遍迹信号lk+1(θ)；步骤5、将所述步骤3中s(‑τi,n(θ))写成向量形式sn(θ)＝[s(‑τ1,n(θ)),s(‑τ2,n(θ)),…,s(‑τL,n(θ))]，考虑noise′的影响后所得到的接收信号为yn(θ)＝[s(‑τ1,n(θ)),s(‑τ2,n(θ)),…,s(‑τL,n(θ))]+noise′，其中，sn(θ)表示第n个子阵接收信号，noise′为一组与子阵阵元个数一致的高斯噪声，利用最小均方误差准则、迭代方法以及幅度遍迹方法得到子阵阵元优化权向量Wk+1,n与第n个子阵的第k+1次迭代的遍迹信号lk+1,n(θ)，其中Wk+1,n＝[Wk+1,1,n,Wk+1,2,n…,Wk+1,L,n]，Wk+1,i,n表示第n个子阵中第i个阵元的k+1次迭代权值；步骤6、利用叠加方法，由所述步骤4中lk+1(θ)与所述步骤5中lk+1,n(θ)得到基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束Gk+1(θ)，Gk+1(θ)＝∑lk+1(θ)∑lk+1,n(θ)。