[发明专利]一种适用于水下长线阵的相位匹配波束形成方法

摘要

本发明提供了一种相位匹配波束形成方法，利用基阵频域数据设计加权系数矩阵，克服水下长线阵在实际海域使用时由于水声信道起伏引起声场相关性衰减所导致的波束形成阵增益下降问题，在接收信号空间相关性下降时，仍能够获得较高的阵增益。首先，将水下长线阵的时域接收数据变换到频域，然后，根据频域数据矩阵获得加权系数矩阵，最后，进行波束形成。本发明方法无需进行模态提取和信号相关性预估，也无需对接收数据协方差矩阵进行求逆，且在复杂海洋波导环境下仍可获得比常规波束形成、最小方差无失真响应波束形成和特征值波束形成更高的阵增益。

主权项

1.一种适用于水下长线阵的相位匹配波束形成方法，其特征在于步骤如下：步骤1：对各阵元接收数据进行FFT变换，得到频域接收数据矩阵X；步骤2：选取第1个阵元为参考阵元，其频域接收数据对应矩阵X中第一行向量X1，令参考阵元的加权系数向量即加权系数矩阵WMP中的第一行向量的元素均为1；对于第i个阵元，2≤i≤M，M为阵元总数，将其频域接收数据对应矩阵X中第i行向量Xi，将Xi中信号所在频段的各频点数据取共轭，然后与第一行向量X1中对应元素相乘，并将相乘结果的相位作为第i个阵元接收信号所在频段各频点的加权相位，非信号频段各频点的加权相位设为0，所有加权系数的幅度均设为1，以此获得第i个阵元的加权系数向量，即加权系数矩阵WMP中的第i行向量；所有阵元的加权系数向量即构成加权系数矩阵WMP；步骤3：计算矩阵WMP和矩阵X的Hadamard积，将该积作为加权之后的频域数据矩阵XMP，并对XMP中各阵元数据累加求和，得到波束输出yMPBF。