[发明专利]一种多级可控恒低旁瓣自适应波束的形成方法

说明书

本发明提供一种多级可控恒低旁瓣自适应波束的形成方法，包括如下步骤：步骤1：建立坐标系，并设定旁瓣约束线，形成常规波束图；步骤2：在观察扇面内均匀分布若干个虚拟干扰源；步骤3：形成无干扰时的初始化常规波束图；步骤4：确定初始化波束的主瓣区域和旁瓣区域；步骤5：将旁瓣区域波束高度与旁瓣约束线比较，自适应调整假定的干扰源的强度；步骤6：计算最优自适应权向量，遍历预成波束指向、关心的频点，并存储离线权值；步骤7：上传离线权值，在实时系统中导入权值文件，实时计算时按需按序读出，完成恒低旁瓣自适应波束形成。本发明适用于水声工程在线计算、计算量小、能同时抑制强干扰和多目标窜扰的恒低旁瓣自适应波束形成。

技术领域

本发明涉及水声工程技术领域，具体涉及一种多级可控恒低旁瓣自适应波束的形成方法。

背景技术

现有技术中，外界干扰严重制约着探测系统的目标探测性能。特别是水下探测系统，由于水下环境复杂，一定强度的干扰就会使声呐系统性能受到严重影响。因此， 为改善探测性能而解决干扰抑制问题成为水声工程领域大量的科学家和工程技术人 员亟待解决的技术问题。进一步的，常规波束形成的第一阶旁瓣通常都比较高，约为 -13.5dB；在阵元数较多时，其它旁瓣级从-13.5dB逐渐下降至约-40dB。如果不做干 扰抑制，在旁瓣区域出现的强干扰会有较强残余能量，会降低输出信号干扰噪声比； 如果干扰较多时，输出信号干扰噪声比会降得很低。因此，多目标窜扰抑制问题在水 声工程中也显得尤为重要，并获得了该领域专家的高度重视。目前，强干扰抑制与多 目标窜扰抑制的尝试解决方法很多，如自适应噪声抵消技术、自适应波束形成技术、 后置波束形成干扰抵消器技术、逆波束形成技术等，这几种方法基本可以抵消干扰最 强方位的噪声强度，但其所形成零陷的方位宽度较窄，不足以完全抵消强干扰由于多 途效应所形成的空间角扩展。目前国内尚无较好的同时抑制强干扰和多目标窜扰的解 决方案。

因此，研发一种多级可控恒低旁瓣自适应波束的形成方法用于解决上述技术问题成为一种必需。

发明内容

本发明目的是提供一种多级可控恒低旁瓣自适应波束的形成方法，以便于能同时抑制强干扰和多目标窜扰。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种多级可控恒低旁瓣自适应波束的形成方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：建立以阵列轴向为x轴，x轴的正向为0°的坐标系，并设定多级可调 的旁瓣约束线，覆盖整个观察扇面，形成无干扰时的常规波束图，并归一化到1；

步骤2：在所述观察扇面内均匀分布若干个虚拟干扰源；所述虚拟干扰源的初始强度均分别设置为1；

步骤3：形成无干扰时的初始化常规波束图，将波束峰值归一化到1；

步骤4：确定初始化波束的主瓣区域和旁瓣区域；其中，寻找所述常规波束图波 束主瓣左、右第一个零点，位于两个零点中间的区域为主瓣区域，位于所述主瓣区域 两侧的区域为旁瓣区域；

步骤5：将旁瓣区域波束高度与旁瓣约束线比较，自适应调整所述假定的干扰源的强度；其中包括：在各虚拟干扰源处，比较波束图与旁瓣约束线的高度，自动调整 虚拟干扰源的强度，并以此虚拟干扰源为背景得到新的权值和新的波束图，再与旁瓣 约束线比较直至收敛退出；

步骤6：将干扰源数据为基础计算最优自适应权向量，遍历预成波束指向、关心 的频点，并存储离线权值；其中包括：做预成波束指向、关心的频点的两维循环，得 到离线权值矩阵，并以存储；

步骤7：在水声工程的实时系统中上传所述离线权值，在实时系统中导入权值文件，在进行波束形成时，实时计算时按需按序读出，完成恒低旁瓣自适应波束形成。

优选的，所述旁瓣约束线由多段折线组成；所述设定多级可调的旁瓣约束线的具体操作为：不同方位设定不同强度的凹陷。