[发明专利]一种基于多波束陷落波束偏转的宽容性声场定向调控方法

权利要求书

1.一种基于多波束陷落波束偏转的宽容性声场定向调控方法，其特征在于，用于声场定向调控实现声能量重新分配，包括如下步骤：

1)被控制声源声场信息采集：

首先，通过布设于声场采集区的水听器阵接收被控制声源的声压信号，根据接收到的信息提取被控制声源的频率、幅度和相位信息等，并根据近远场声传播特性，将被控制声源按照点源重构为s₀(t)；

2)定向声场多波束陷落调控：

将主动控制声源及被控制声源组成“联合发射阵”；设主动控制声源数量为M，根据各主动控制声源与重构的被控制声源的位置关系，在远场平面波条件下，“联合发射阵”中各声源的阵列响应向量表示为：

其中，j为虚数单位，π为圆周率，上标H为共轭转置运算符，τ_m(φ)为第m(m＝1,2,...,M)个主动控制声源在方位角为φ时相对被控制声源的时延；

声场的定向调控通过对“联合发射阵”中各主动控制声源的发射信号进行线性加权实现；设加权向量记为c＝[c₀,c₁,c₂,...,c_M]^H，其中c₀为被控制声源的加权系数，为除被控制声源外第m个主动控制源的加权系数，其中A_m为第m个主动控制源的幅度加权值，t_m为第m个主动控制源相对被控制声源的发射时延；线性加权后，远场φ方向的声压信号y(t)＝c^Hv(φ)s₀(t)；

在进行声场的宽容性定向调控时，为实现拟抑制方向φ_i与相邻方向φ_i±Δφ能量最小化，通过求解如下多约束目标函数优化问题实现，即：

其中，φ_s代表“联合发射阵”的主波束发射方向与z轴的夹角，Δφ则表示拟抑制方向邻近角度范围，c₀＝1表示对应的被控制源权系数不可调控；

求解公式(2)的优化问题，最终确定最优加权向量为：

其中，α为常系数，由c₀＝1的约束条件最终确定；

将公式(3)得到的向量c加权到各主动控制声源后进行信号发射，与被控制声源形成叠加声场；将这个过程等效为“联合发射阵”的信号发射；通过对主动控制声源的线性加权实现“联合发射阵”的多波束陷落波束偏转，达到声场定向调控的目的。