[發明專利]一種艦用共形陣虛擬障板的實現方法

在審

• 申請號: 202011288315.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112433218A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 李玉娟;向倬君;李思博
• 申請（專利權）人: 海鷹企業集團有限責任公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G01S7/537;G01S7/52
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

1.一種艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，包括：

確定共形陣的陣元位置；

構建三元組結構；

分別計算單陣元共形陣和三元組的相控系數；

合成總相控系數；

對接收信號進行相位補償。

2.如權利要求1所述的艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，確定共形陣的陣元位置包括：

通過指向性函數及各向同性噪聲場下陣增益的分析，設計共形陣的布陣參數，所述布陣參數包括陣型、陣元個數和陣元間距；

以其中一個陣元為參考點，解算所有陣元的三維坐標，設第i個陣元的位置坐標為：r_i＝(s_i,y_i,z_i),i＝1,…,N，N為正整數。

3.如權利要求2所述的艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，構建三元組結構包括：

以每個陣元為中心，將單個陣元擴展成一個三元組；

以其中一個陣元為參考點，解算所有三元組結構陣元的三維坐標，設第i個三元組的第j個陣元的位置坐標為：r_i,j＝(x,y,z),i＝1,…,N；j＝1,2,3。

4.如權利要求3所述的艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，計算單陣元共形陣的相控系數包括：

假設欲形成的波束主瓣的最大值方向為θ為方位角，為俯仰角；令其單位矢量為：

于是第i個陣元在方向上的聲波相對于參考點的聲程差可以表示為：

因此，第i個陣元在方向上的聲波相對于參考點的相位差為：

其中，λ表示波長；

于是，欲形成方向的波束，則第i個陣元的相控系數為：

5.如權利要求4所述的艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，計算三元組的相控系數包括：

按構建的三元組結構，假設第k個陣元的坐標在參考點O上，則該三元組的三個陣元的位置分別為：

d是三元組結構的邊長；

令相移分別為其中f是工作頻率，c表示水中聲速；則該三元組可形成指向x軸的心形指向性；

因此，三元組的相控系數為：

exp里的j表示虛部。

6.如權利要求5所述的艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，合成總相控系數包括：

對于三元組結構的每個陣元，其相控系數是單陣元相控系數與三元組相控系數的乘積，因此第i個三元組的第j個陣元的相控系數為：

ω_ij＝ω_i*ω₀(j)i＝1,，,N；j＝1,2,3。

7.如權利要求6所述的艦用共形陣虛擬障板的實現方法，其特征在于，對接收信號進行相位補償包括：

首先，對每個陣元接收的信號進行K點快速傅里葉變換，將陣元信號由時域變換到頻域：

[X_ij(0),X_ij(1),…X_ij(K-1)]＝FFT(x_ij(t))i＝1,，,N；j＝1,2,3

x表示時域信號，X表示頻域信號；然后將對應頻率的信號分量分別乘以對應的相控系數，求和得到波束形成后的頻域信號，

最后對頻域波束信號做快速傅里葉逆變換得到時域波束信號：

y(t)＝IFFT([y(0),Y(1),...,Y(K-1)])。