[發明專利]基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法

在審

• 申請號: 202010553195.8
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111505611A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李國棟;諶志新;湯濤林;魏珂;劉世晶
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/96
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

1.一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，利用圓柱型換能器陣進行實現，所述圓柱型換能器陣包括分布在圓柱面上的多數量的陣子，所述圓柱型換能器陣沿軸線方向分割為多數量的物理扇區；至少兩個相鄰的物理扇區組成用于接收波束的接收扇區，所述接收扇區的弧長與所述圓柱型換能器陣的周長比值為1:3至1:6；至少一個所述物理扇區參與至少兩個所述接收扇區的波束成型過程，所述接收扇區用于同時接收多數量的波束，每個波束的波束成型過程包括以下步驟：

(S1)計算各陣子與所述圓柱型換能器陣的原點之間的聲程；

(S2)對各所述陣子接收的信號進行采樣；

(S3)求取采樣后信號的復包絡；

(S4)對各所述陣子的接收信號的復包絡進行相位補償；

(S5)對相位補償后的復包絡進行延時補償；

(S6)對各物理扇區中的各陣子延時補償后的復包絡進行加權累加，形成部分波束；

(S7)對所述接收扇區中各物理扇區的部分波束進行加權相加，得到輸出波束。

2.根據權利要求1所述的一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，其特征在于，所述圓柱型換能器陣包括32個沿圓柱面母線方向分布的線陣；每個線陣包括8個陣子，各所述線陣在圓柱面上等間距分布；每個所述物理扇區包括4個線陣，每個所述接收扇區包括兩個所述物理扇區；所述接收扇區的弧長與所述圓柱型換能器陣的周長比值為1:4。

3.根據權利要求2所述的一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，其特征在于，每個所述物理扇區的接收陣子接收的信號由一個多通道接收機進行處理，得到所述部分波束后，所述多通道接收機將部分波束發送至主控機，所述主控機對部分波束進行加權相加，得到輸出波束。

4.根據權利要求1所述的一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，其特征在于，在上述步驟S1中，計算陣子i到所述圓柱型換能器陣的原點之間的聲程的表達式為：

其中：[x_i，y_i，z_i]為陣子i在所述圓柱型換能器陣中的直角坐標，為待接收波束的入射方向。

5.根據權利要求4所述的一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，其特征在于，步驟S2中，采樣頻率為1Mhz，采樣得到的信號表達式為：

s_i(n)＝cos(2πf₀n-2πf₀τ_i+γ(n-τ_i))+v_i(n)

其中：f₀為信號載頻，γ(t)為相位調制函數，v_i(n)為接收信號疊加的噪聲，τ_i為聲程差。

6.根據權利要求5所述的一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，其特征在于，在上述步驟S3中：

將采樣后的信號s_i(n)與cos(2πf₀n)相乘，并對相乘后的結果進行低通濾波，得到復包絡的實部：

Xer_i(t)＝[cos(2πf₀τ_i+γ(n-τ_i))]/2+w_i(n)

將采樣后的信號s_i(n)與sin(2πf₀n)相乘，并對相乘后的結果進行低通濾波，得到復包絡的虛部：

Xim_i(t)＝[sin(2πf₀τ_i+γ(n-τ_i))]/2+w_i(n)

其中，w_i(n)為噪聲信號。

7.根據權利要求6所述的一種基于圓柱型換能器陣的寬帶漁用聲吶接收波束成型方法，其特征在于，陣子i的接收信號的復包絡參與其所在的所述接收扇區所接收的多個波束的波束成型過程。