[發(fā)明專利]一種基于嵌套陣的多倍頻程恒定束寬波束形成方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310236613.0
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN104242871B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳守虎;吳國清;馬力
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉,楊青

1.一種基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成方法，所述方法包含：

步驟101）使用不同孔徑的子陣列嵌套而成的傳感器陣列接收全頻帶信號；

步驟102）使用每個子頻帶所對應的長短陣列信號進行該子頻帶上的恒定束寬的處理，得到各子頻帶內的恒定束寬的波束形成信號，子頻帶為將原始信號整個的頻帶劃分得到的；

其中，所述的恒定束寬處理包含：

將最高頻率對應的子頻帶除外的其余各子頻帶依這些子頻帶各自對應的最高頻率進行某一倍率的降采樣處理，且降采樣倍率的具體取值為：最高頻率所在子頻帶的上限頻率與各子頻帶的上限頻率的比值；

步驟103）對得到的每個子頻帶的恒定束寬的波束形成信號進行與降采樣相同倍率的升采樣處理；

步驟104）合成升采樣處理后的各個子頻帶輸出的恒定束寬的波束形成信號，從而得到整個處理帶寬上波束寬度恒定的波束形成信號。

2.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成方法，其特征在于，所述步驟103）的升采樣采用級聯升采樣，即采用某一設定階數升采樣級聯的方式實現相應倍數的升采樣處理。

3.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成方法，其特征在于，所述步驟103）的升采樣為：將所述若干子頻帶進行從大到小的排序，將較低頻率的子頻帶經過帶通濾波之后，經過一級2倍升采樣之后，就將信號加入相鄰的較高頻率的子頻帶，兩個子頻帶合并后的信號經過一級2倍升采樣之后，再加入下一個更高頻率的子頻帶，如此遞進完成各子陣的升采樣處理。

4.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成方法，其特征在于，步驟102）所述的恒定束寬處理進一步包含：

步驟102-1）依據最高頻率對應子頻帶的上限頻率與各子頻帶的上限頻率的比值確定各子頻帶的降采樣倍數；

步驟102-2）根據得到的降采樣倍數，分別對各子頻帶對應的長陣和短陣輸出的信號進行相應倍數的降采樣處理；其中，對于被兩個相鄰的子頻帶共用的子陣會對應兩個不同的降采樣倍數值；

步驟102-3）將各子頻帶降采樣處理后的長陣和短陣信號分別經過高通濾波器和低通濾波器處理，然后合成信號，并經過對應該子頻帶的帶通濾波器后得到各子頻帶上具有恒定束寬性質的波束形成信號。

5.根據權利要求1、2、3或4所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成方法，其特征在于，所述的降采樣為級聯降采樣，即采用某一設定階數降采樣級聯的方式實現相應倍數的降采樣處理。

6.根據權利要求5所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成方法，其特征在于，所述某一設定階數的具體取值為2。

7.一種基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：

接收陣列，使用不同孔徑的子陣列嵌套而成的傳感器陣列接收全頻帶信號，各子陣列的孔徑遵循某一固定的倍率關系；

降采樣模塊，用于將時延補償后的各子頻帶的信號進行降采樣處理，且所述降采樣處理的具體倍數為：最高頻率子頻帶的上限頻率與各個子頻帶的上限頻率的比值；

第一處理模塊，用于對降采樣處理后的信號進行高低通濾波、求和和帶通濾波，得到各子頻帶的具有恒定束寬性質的波束形成信號；

升采樣模塊，用于對帶通濾波后的信號進行升采樣處理；和

第二求和模塊，用于將升采樣處理后的各子頻帶信號求和，得到整個處理帶寬上具有恒等束寬特性的波束形成信號。

8.根據權利要求7所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成系統(tǒng)，其特征在于，所述升采樣處理為：將較低頻率的子頻帶信號經過帶通濾波之后，經過一級升采樣之后，就將信號加入相鄰的較高頻率的子頻帶，兩個子頻帶合并后的信號經過一級升采樣之后，再加入下一個更高頻率的子頻帶，如此遞進完成各子頻帶信號的升采樣處理。

9.根據權利要求7所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成系統(tǒng)，其特征在于，所述降采樣模塊進一步包含：

降采樣倍數處理子模塊，用于依據最高頻率子頻帶的上限頻率與各個子頻帶的上限頻率的比值確定各子頻帶的降采樣倍數；和

降采樣處理子模塊，用于根據得到的降采樣倍數，分別對各子頻帶的長陣和短陣輸出的信號進行相應倍數的降采樣處理。

10.根據權利要求9所述的基于嵌套陣的多倍頻程恒等束寬波束形成系統(tǒng)，其特征在于，所述的降采樣處理子模塊能夠采用降采樣級聯的方式實現相應倍數的降采樣處理。