[發明專利]一種光纖組合陣及基于光纖組合陣的柵瓣抑制方法

有效

• 申請號: 201811310209.2
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109491009B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 王逸林;蘭天;邱龍皓;鄒男;張光普;付進;王晉晉;王燕
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G02B6/04
• 分類號: G02B6/04;G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光纖組合陣的柵瓣抑制方法，包括如下步驟：

(1)光纖組合陣的三條子陣分別接收入射信號，所述光纖組合陣包含三條子陣1、2、3依次排列，各子陣為均勻等間距直線陣，各子陣內部陣元間距彼此互質，三條子陣彼此間距為接收信號半波長；

(2)各子陣所接收的入射信號，利用各互質子陣進行波束形成，獲取各掃描方位的波束數據輸出；

(3)利用各子陣間陣元間距互質的特性，對三個子陣波束域信息進行綜合處理，得到抑制柵瓣后的空間譜和目標方位估計結果；

其特征是步驟(2)具體包括：

所述波束形成的掃描范圍為：方位角：θ∈(0°,180°)；俯仰角：目標方位為對于每個子陣i＝1,2,3，子陣i在時刻t接收的信號表示成一個列矢量：

式中，N為入射信號數量，ω₀為接收信號頻率，s_i(1～N)(t)表示子陣i在t時刻的接收信號復包絡，表示子陣i各陣元在t時刻的噪聲，表示第N個信號到達子陣i各陣元相對于參考陣元的時延；

將上述接收信號列矢量表示為矢量形式如下：

X_i(t)＝A_iS_i(t)+N_i(t),i＝1,2,3

式中，

S_i(t)＝[s_i1(t),s_i2(t),...,s_iN(t)]^T，A_i為子陣i的M_i×N維流型矩陣，表示為：

A_i＝[a_i1(ω₀) a_i2(ω₀) … a_iN(ω₀)],i＝1,2,3

其中，導向矢量a_i(ω₀)為：

將子陣2的第一個陣元定義為參考陣元，位于坐標原點(0,0,0)，空間任意一個陣元的位置為(x,y,z)，由幾何關系推導出空間兩陣元間的時延差為：

將上述公式以表示，設子陣i的權值為w_i，則子陣i的波束輸出為：

常規波束形成中取在掃描范圍內進行搜索，進而得到空間功率譜，即：

其中R_xi為數據協方差矩陣，采用有限快拍數的陣列接收信號對數據協方差矩陣R_xi進行估計，即：

其中p為快拍數，根據子陣i的空間譜結果以及獲得關于目標的方位信息。

2.根據權利要求1所述的基于光纖組合陣的柵瓣抑制方法，其特征是步驟(3)具體包括：

首先對各子陣i進行波束輸出做乘積處理，在每個掃描方位對不同子陣的波束輸出進行互相關運算，并將其作為該方位的空間譜輸出，即：

其中，為子陣i,j的波束輸出，為乘積處理空間譜，

進行乘積處理后，對各子陣間的互相關輸出進行最小處理，即選取各方位上的最小值作為該方位的空間譜結果：

之后，按照步驟(2)二對各子陣端陣元組成的半波長均勻線陣進行波束形成，得到其空間功率譜，表示為P_ula；對P_min1,2,3和P_ula再進行一步最小處理，得到的綜合處理結果表示為P_Com，即：

P_Com＝min(P_min1,2,3,P_ula)。

3.根據權利要求1或2所述的基于光纖組合陣的柵瓣抑制方法，其特征是步驟(1)中：三個子陣的互質因子分別為C₁、C₂、C₃為互為質數的正整數，且C₁,C₂,C₃≥2，子陣間距為λ/2，其中λ為接收信號波長，子陣1陣元數量為M₁＝C₂*C₃，間距為C₁*λ/2；子陣2陣元數量為M₂＝C₁*C₃，間距為C₂*λ/2；子陣3陣元數量為M₃＝C₁*C₂，間距為C₃*λ/2。