[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

本發明公開一種艦用共形陣虛擬障板的實現方法，屬于聲納陣列信號處理領域。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。本發明通過構建三元組結構，采用相控的方式，使接收陣形成單指向性陣元，從而構成軟障板。本發明解決了物理障板阻擋發射聲波能量的缺陷，同時能有效抑制背向的噪聲與干擾，并且方法簡單可行，易于工程實現。

技術領域

本發明涉及聲納陣列信號處理技術領域，特別涉及一種艦用共形陣虛擬障板的實現方法。

背景技術

水面艦艦殼聲吶是水面艦艇探測潛艇的主要裝備之一，一般安裝在球鼻艏的導流罩內。傳統的艦用聲吶主要采用圓柱形的布陣方式。為減小艦艇航行的阻力和流噪聲，艦艏導流罩通常采用狹長型設計，圓柱陣的孔徑和工作頻率在設計時受此局限，直接影響到聲吶的作用距離和效果。共形陣是一種新型的基陣形式，能夠充分利用導流罩的縱向空間，增加聲基陣的孔徑，從而提高聲吶的定位精度和作用距離。

艦用共形陣聲吶一般采用收發分置方式，發射陣由高能量密度發射換能器組成，放置在共形接收陣的中間。為了不影響發射陣的發射效率，接收陣不能使用聲障板。但是若不使用障板，則無法遮擋背向來的噪聲和干擾，使得聲場非常復雜。

因此，尋找一種易于工程實現的既能透聲又能起到障板作用的方法是艦用共形陣聲吶亟需解決的實際問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種艦用共形陣虛擬障板的實現方法，以解決背景技術中出現的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種艦用共形陣虛擬障板的實現方法，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。

可選的，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的范圍為正整數。

可選的，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。

可選的，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：

可選的，計算三元組的相控系數包括：