[發明專利]基于序貫回歸方法的多陣元合成孔徑聚焦波束形成方法

有效

• 申請號: 201710076139.8
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106950569B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 郭業才;季曉星;宋峣;禹勝林
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種基于序貫回歸方法的多陣元合成孔徑聚焦波束形成方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、將一個陣元個數為N的線性傳感器陣列分割成長度為L的子陣，子陣的個數為M，發射、接收使用相同的陣列；

步驟2、對于空間中的一點P，激勵超聲陣列發射單一頻率的超聲平面波信號s(t)，經過接收陣列得到接收信號其中，t表示連續的時間參量，r表示P點到陣列中心點的參考聲程，c表示聲速，θ表示P點與陣列中心點的連線和掃描線垂直平面的夾角，τ_n(θ)表示第n個子陣的發射延時，其中，1≤n≤M，τ_i,n(θ)表示第n個子陣中第i個陣元的接收延時，其中，1≤i≤L，不計參考聲程r對波束形成的影響，則將p(t,r,θ)改寫為p(t,θ)＝s(t-τ_n(θ)-τ_i,n(θ))，p(t,θ)表示t時刻θ方位上的接收信號；

步驟3、將步驟2所述的接收信號p(t,θ)表示為p(t,θ)＝s(t)s(-τ_n(θ))s(-τ_i,n(θ))，由于s(t)為單一頻率的平面波信號，p(t,θ)只與θ有關，即p(t,θ)＝p(θ)＝s(-τ_n(θ))s(-τ_i,n(θ))，其中，s(-τ_n(θ))表示第n個子陣接收信號，s(-τ_i,n(θ))表示第n個子陣中第i個陣元的接收信號；

步驟4、將所述步驟3中s(-τ_n(θ))寫成向量形式s(θ)＝[s(-τ₁(θ)),s(-τ₂(θ)),…,s(-τ_M(θ))]^T，其中，上標T表示轉置，s(θ)表示陣列接收信號，考慮噪聲noise的影響后得到的接收信號為y(θ)＝[s(-τ₁(θ)),s(-τ₂(θ)),…,s(-τ_M(θ))]^T+noise，其中，noise為一組與子陣個數一致的高斯噪聲，對每個子陣設置一組權向量W₁，利用幅度遍跡得到遍跡信號l₁(θ)，其中，W₁＝[W_1,1,W_1,2,…,W_1,M]；W_1,n表示第n個子陣的1次迭代權值，將s(θ)與l₁(θ)作差得序貫回歸方法的約束誤差ε₁(θ)＝s(θ)-l₁(θ)，利用最小方差準則與迭代方法獲得子陣優化權向量W_k+1＝[W_k+1,1,W_k+1,2,…,W_k+1,M]，W_k+1,n表示第n個子陣的k+1次迭代權值，利用子陣優化權向量進行幅度遍跡得到子陣的第k+1次迭代的遍跡信號l_k+1(θ)；

步驟5、將所述步驟3中s(-τ_i,n(θ))寫成向量形式s_n(θ)＝[s(-τ_1,n(θ)),s(-τ_2,n(θ)),…,s(-τ_L,n(θ))]，考慮noise′的影響后所得到的接收信號為y_n(θ)＝[s(-τ_1,n(θ)),s(-τ_2,n(θ)),…,s(-τ_L,n(θ))]+noise′，其中，s_n(θ)表示第n個子陣接收信號，noise′為一組與子陣陣元個數一致的高斯噪聲，利用最小均方誤差準則、迭代方法以及幅度遍跡方法得到子陣陣元優化權向量W_k+1,n與第n個子陣的第k+1次迭代的遍跡信號l_k+1,n(θ)，其中W_k+1,n＝[W_k+1,1,n,W_k+1,2,n…,W_k+1,L,n]，W_k+1,i,n表示第n個子陣中第i個陣元的k+1次迭代權值；

步驟6、利用疊加方法，由所述步驟4中l_k+1(θ)與所述步驟5中l_k+1,n(θ)得到基于序貫回歸方法的多陣元合成孔徑聚焦波束G_k+1(θ)，G_k+1(θ)＝∑l_k+1(θ)∑l_k+1,n(θ)。