[發(fā)明專利]一種水聲均勻線陣陣元編號校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011166129.1
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112327280B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 周天;沈嘉俊;杜偉東;陳寶偉;袁偉家;黃杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

本發(fā)明提出一種水聲均勻線陣陣元編號校正方法，所述方法包括測試信號采集及存儲流程、測試信號相位差測量與陣元編號校正方法流程，利用了相位差的周期特性，不涉及復雜的計算過程，僅僅通過相位差在旋轉(zhuǎn)角度區(qū)域內(nèi)的周期特性即可完成陣列陣元編號校正，實現(xiàn)成本低，校正方案較為簡單；對于旋轉(zhuǎn)角度的精度沒有過于精確的要求，旋轉(zhuǎn)的目的僅僅在于繪制足夠完整的相位差曲線用于周期數(shù)測量，本發(fā)明所述方法具有較強的工程實用價值，對于水池旋轉(zhuǎn)機構(gòu)精確度要求較低。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于水聲陣列校正技術(shù)領域，特別是涉及一種水聲均勻線陣陣元編號校正方法。

背景技術(shù)

均勻線陣在主動聲納探測、被動聲源定位、水聲成像等水聲聲納應用中發(fā)揮非常重要的作用。已知均勻線陣的陣列流型是完成上述任務最為重要的保障條件。在實際工程中，某些場景陣元編號未知(如陣元編號丟失或陣元接線人員安裝失誤等原因)，如果直接使用不準確的陣元編號進行相關任務處理，將導致陣列波束指向性圖性能(-3dB波束寬度)下降甚至導致錯誤的結(jié)果。水聲均勻陣列往往由非常多的陣元構(gòu)成，一個M元均勻線陣存在種可能，人工校正工作量巨大且校正結(jié)果不可靠。因而，如何對陣元編號未知的陣列進行快速校正成為亟待解決的一個重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種水聲均勻線陣陣元編號校正方法。本發(fā)明所述方法利用了相位差曲線的周期特性，解決了陣元編號校正的問題，對旋轉(zhuǎn)角度的精度沒有過于精確的要求，且實現(xiàn)成本低，校正方案較為簡單。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明提出一種水聲均勻線陣陣元編號校正方法，所述水聲均勻線陣包括具有M個陣元的水聲換能器基陣，相鄰陣元間距為d，陣元編號均未知，所述方法包括以下步驟：

S1：測試信號采集及存儲流程；

S2：測試信號相位差測量與陣元編號校正方法流程；

所述步驟S1具體為：

S11：回轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)待測基陣流程：回轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)待測水聲換能器基陣；

S12：發(fā)射測試信號流程：在相對待測水聲換能器基陣遠場處某一固定位置設置一個聲源，采用同步信號觸發(fā)聲源發(fā)射測試信號；

S13：接收測試信號流程：采用同步信號觸發(fā)待測水聲換能器基陣采集測試信號并進行存儲；

S14：重復流程S11、S12和S13，實現(xiàn)來自不同入射角測試信號的采集，并存儲相關的測試信號；

所述步驟S2具體為：

S21：由于采集的測試信號為實信號，首先對測試信號進行正交變換和低通濾波，得到復信號，進而得到各個陣元的相位；

S22：任意選取其中一個陣元作為參考陣元，測量其他各個陣元相對該參考陣元的相位差；

S23：重復步驟S21和S22，直到完成所有旋轉(zhuǎn)角度所有陣元相位差的測量從而構(gòu)成相位差矩陣Φ；

S24：依據(jù)步驟S23形成的相位差矩陣Φ，分別繪制各個陣元的相位差隨旋轉(zhuǎn)角度變化曲線，最后依據(jù)相位差的周期特性確定各個陣元的編號。

進一步地，所述相鄰陣元間距d為波長的一半。

進一步地，在步驟S22中，某一個陣元相對參考陣元間距為M₀d，M₀取值為1,2,3……M-1，進而兩個陣元相位差滿足以下表達式：

在區(qū)間內(nèi)，為整數(shù)，因而集合{n₀}中由M₀個元素構(gòu)成；θ表示入射角度，是兩個陣元接收測試信號的相位差。

本發(fā)明有益效果如下：