(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210780487.4 (22)申请日 2022.07.05 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114841024 A (43)申请公布日 2022.08.02 (73)专利权人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 吕曜辉　陈晓　 (74)专利代理 机构 南京泉为知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32408 专利代理师 许丹丹 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01)(56)对比文件 US 6501747 B1,20 02.12.31 CN 113325385 A,2021.08.31 CN 109075427 A,2018.12.21 审查员 胡平 (54)发明名称 一种基于矢量扩展互质阵的波束形成方法 及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于矢量扩展互质阵的 波束形成方法及装置。 所述方法包括： 步骤1： 在 矢量阵阵元数需求设定的前提下， 对指定物理阵 元的水声矢量阵进行互质阵元数拟 定初始值 M和 N； 步骤2： 根据互质阵的子阵波束输出零点和栅 瓣位置特点， 设定阵列扩展因子， 对初始互质阵 阵元数对进行扩展； 步骤3： 利用声压振速联合处 理方法改变子阵数据通道组合降低阵列波束输 出栅瓣； 步骤4： 设置基于声压振速联合处理的 阵 列加权因子进 一步降低波束输 出旁瓣； 步骤5： 利 用互质阵波束形成得到最终的矢量扩展互质阵 波束输出空间谱合成。 本发明可 以得到低栅瓣、 低旁瓣、 窄主瓣的扩 展互质矢量阵波 束输出。 权利要求书3页 说明书11页 附图8页 CN 114841024 B 2022.09.02 CN 114841024 B 1.一种基于 矢量扩展互质阵的波 束形成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 在矢量阵阵元数需求设定的前提下， 构造互质数据对  M和N， 对指定物理阵元的 水声矢量阵互质阵元 数初始值进行拟定； 步骤2： 基于互质阵子阵波束输出零点和栅瓣特性， 制定矢量互质阵扩展方案， 并确定 阵列扩展因子， 得到扩展的矢量互质阵； 所述矢量互质阵扩展方案采用子阵零点栅瓣交叉 调节方法， 取 ： 其中 为整数， 分别为互质子阵的扩展因子； 当 时根据得 到的扩展因子 对互质子阵进行扩展； 步骤3： 对步骤2得到的扩展矢量互质阵进行声压振速联合处理， 得到矢量通道数据组 合， 包括： 按下式进行两种振速组合： 和 为两种组合振速， 其中， 为矢量水听器接收到的声压信息， 和 为相互正交的振速分量信息， α和 θ 分别为目标 方位和引导方位； 步骤4： 基于扩展矢量互质阵的声压通道组合形式， 设计加权系数， 采用数据独立的窗 函数进行扩展矢量互质阵列加权； 步骤5： 基于互质阵波束形成方法对扩展矢量互质阵进行波束形成， 得到最终空间谱输 出 。 2.根据权利要求1所述的基于矢量扩展互质阵的波束形成方法， 其特征在于， 所述步骤 3中， 基于 组合形式展开， 获得组合 通道的指向性 为 。 3.根据权利要求1所述的基于矢量扩展互质阵的波束形成方法， 其特征在于， 所述步骤 4采用海明窗进行互质子阵波束的旁瓣优化， 得到互质子阵的波束输出分别为权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114841024 B 2和 ； 其中， 和 为扩 展矢量互质阵经过通道组合加窗后生成的子阵加权值， 和 分别为扩展矢量互质 阵经过通道组合后得到的阵列输出， 为海明窗权系数。 4.根据权利要求3所述的基于矢量扩展互质阵的波束形成方法， 其特征在于， 经过通道 组合加窗后生成的子阵加权值分别为： 其中， 为M子阵阵元间距， 为N子阵阵元间距， 为信号波长， 为引导方位。 5.根据权利要求1所述的基于矢量扩展互质阵的波束形成方法， 其特征在于， 所述步骤 5中， 采用Mi n方法对步骤4得到的扩展矢量互质阵的互质子阵波 束输出进行处 理。 6.一种基于 矢量扩展互质阵的波 束形成装置， 其特 征在于， 包括： 互质阵元数构造模块， 用于在矢量阵阵元数需求设定的前提下， 构造互质数据对 M和N， 对指定物理阵元的水声矢量阵互质阵元 数初始值进行拟定； 矢量互质阵扩展模块， 基于互质阵子 阵波束输出零点和栅瓣特性， 采用子 阵零点栅瓣 交叉调节方法得到扩展的矢量互质阵； 所述采用子阵零点栅瓣交叉调节方法包括： 取 ： 其中 ， 为整数， ， 分别为互质子阵的扩展因子； 当 ， 时根据得到 的扩展因子 和 对互质子阵进行扩展； 矢量通道数据组合模块， 用于对矢量互质阵扩展模块得到的扩展矢量互质阵进行声压 振速联合处 理， 得到矢量通道数据组合； 加权模块， 用于基于扩展矢量互质阵的声压振速通道 组合形式， 设计加权系数， 采用数权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114841024 B 3