[发明专利]一种声纳波束处理方法及其数据处理系统

摘要

本发明涉及一种声纳波束处理方法及其数据处理系统，采用“凹槽噪声场法”，其特征在于求解最佳权系数矢量WOPT时引入从实测阵列数据估计的阵列流形α(θi)，得到隐含了客观因素最佳权系数矢量WOPT＝R-1·P。本发明提出一种实现上述波束优化方法阵列数据处理系统，由计算机和数据采集卡组成，其特征在于数据采集卡是由数据缓冲器隔离器、握手电路、CPU、程序存储器和数据存储器以及译码电路组成的高速阵列数据采集卡。本发明的优点在于可以应用于任意结构形状传感器阵列方向图的优化设计，解决了纯理论建模求解的优化权应用于实际声纳系统时波束图严重变坏这一难题。可以完成复杂阵列波束图的优化设计与工程波测量。系统设计合理，使用方便。

主权项

1、一种声纳波束处理方法，对于任意几何形状传感器阵波束图的优化设计与测量，考虑对于一个给定的任意结构形状的传感器阵列，采用“凹槽噪声场法”，在保持主瓣方向和束宽一定以及输出噪声功率最小的条件下，应用自适应波束形成理论求解一组最佳权系数，设定阵列信号矢量为C，噪声矢量为X，W为最佳权系数，求得波束输出信号Y＝WT(X+C)；其特征在于：最佳权系数矢量WOPT的求取不再是理论求解所得到的Wopt=RXX-1C*CTRXX-1C*,而是引入从实测阵列数据估计的阵列流形α(θi)后而求得的最佳权系数矢量WOPT；最佳权系数矢量WOPT由以下方法求得：首先对凹槽噪声场向量引入实测阵列流形α(θi)加以修正，并设由J个分别来自θ1，θ2，θ3，…θJ方向的零均值窄带噪声σi·Ni(t)，则X(t)=Σi=1Jσi·Ni(t)·α(θi),然后根据自适应建模波束优化方法期望输出信号d(t)=Σi=1Jσi·Ni(t)·D(θi);即而得阵列数据的协方差矩阵R=E[X(t)·XH(t)]=Σi=1Jσi2·α(θi)·αH(θi);数据与期望信号的协方差矩阵P=E[d*(t)·X(t)]=Σi=1Jσi2·D*(θi)·α(θi);根据上述阵列数据的协方差矩阵和数据与期望信号的协方差矩阵求得最佳权系数矢量WOPT＝R-1·P。