[发明专利]一种基于聚焦归位原理的水声阵列信号处理方法

摘要

本发明公开一种基于聚焦归位原理的水声阵列信号处理方法，属于水声信号与数据处理领域。本发明借助克希霍夫积分公式，对阵列接收信号的数字记录实施聚焦归位，能求出声源的方位与距离信息，解决了水声阵列信号处理中波束形成只能定向而不能测距的问题，且具有阵元间距不受半波长限制、对窄带信号和宽带信号同样适用以及对部分阵元失效仍有较好鲁棒性的特点，利于大规模组阵来获得空间增益。

主权项

1.一种基于聚焦归位原理的水声阵列信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：设计阵列的阵元数和阵元间距，并根据阵列位置设置求解空间，同时对求解空间区域进行离散化；步骤二：在求解空间区域选取离散网格点，并假定该离散网格点为声源所在位置；步骤三：计算声源辐射信号传播到直线阵各阵元所需的时间t和声源辐射信号沿直线阵法线方向传播到阵列垂足位置所需的时间t₀；t和t₀满足关系式其中x为阵元到垂足的距离，在t‑x时距坐标轴上呈现出双曲线的形状；步骤四：将声源信号到阵列各阵元的传播时间t进行时差补偿至t₀，使各阵元接收到的声源信号相位一致，然后对各阵元接收信号进行能量叠加；步骤五：将各阵元信号叠加后的能量与设定的门限值进行比较，若叠加能量值小于门限值，则判别在离散网格点处无声源，否则判别有声源存在，且位于离散网格点处；步骤六：更新选取求解空间中的离散网格点，重复步骤二至步骤五，在声源存在的判别条件得到满足后，输出声源所位于的离散网格点，进而给出声源相对于阵列的方位和距离信息，如此迭代，直到求解空间中的所有离散网格点被处理一遍，迭代计算停止。