[发明专利]一种基于可变带宽滤波器的多波束测深数据处理方法

权利要求书

1.一种基于可变带宽滤波器的多波束测深数据处理方法，其特征是：

(1)向水下发射信号，并对海底反向散射信号进行带通采样，经过正交变换和低通滤波后，得到通道数为M的多波束复信号，在下述信号处理步骤中将对信号进行波束形成，波束形成的角度为θ₁，θ₂，·，θ_n，在测量的第一个周期设置默认深度初始值H，根据深度值H计算波束形成角度为θ₁，θ₂，·，θ_n的各波束的带宽；

(2)由步骤(1)各波束的带宽设计一组阶数相同、截止频率不同的滤波器，作为可变带宽滤波器的子滤波器；

(3)对于每一采样时刻回波到达的波束，根据其中的最大带宽选取滤波器的截止频率，产生一组滤波器选择系数，用来选择不同时刻采用的子滤波器；

(4)采用以上的滤波器系数和选择系数，对各通道信号进行滤波处理，之后对信号进行波束形成，并通过测深算法得到深度值用于下一个周期的深度初始值。

2.根据权利要求1所述的一种基于可变带宽滤波器的多波束测深数据处理方法，其特征是：所述的波束角度θ₁，θ₂，·，θ_n的选择满足θ₁，θ₂，·，θ_n对波束形成的角度范围全面覆盖。

3.根据权利要求2所述的一种基于可变带宽滤波器的多波束测深数据处理方法，其特征是：所述的根据深度值H计算波束形成角度为θ₁，θ₂，·，θ_n的各波束的带宽的方法为：c为声速，τ为脉冲宽度，λ为信号的波长，对于阵列长度为L的均匀直线阵，H为深度，β_i为波束指向为θ_i时的-3dB半波束宽度：

2β_i≈2sin^-1(0.443λ/L)secθ_i    (i＝1，2，·，n)，

t_i为-3dB波束宽度内的回波持续时间：

t_i＝2(cos^-1(θ_i+β_i)-cos^-1(θ_i-β_i))H/c+τ    (i＝1，2，·，n)，

θ_i方向波束输出信号的-3dB带宽Δf_i为：Δf_i＝1/t_i    (i＝1，2，·，n)。

4.根据权利要求3所述的一种基于可变带宽滤波器的多波束测深数据处理万法，其特征是：所述的设计一组阶数相同、截止频率不同的滤波器的万法为：采用FIR低通滤波器，子滤波器的截止频率f_ci根据各波束的带宽选取f_ci＝k×Δf_i，k为常数，k的范围为1到2之间。

5.根据权利要求4所述的一种基于可变带宽滤波器的多波束测深数据处理方法，其特征是：所述的产生一组滤波器选择系数的方法为：当前周期的深度近似等于前一周期得到的深度值，对波束角度为θ_i得到其-3dB波束宽度β_i，该波束的回波角度范围为[θ_i-β_i，θ_i+β_i]；回波最先到达的时间为t₁＝2Hcos^-1(θ_i-β_i)/c，最后到达的时间为t₂＝2Hcos^-1(θ_i+β_i)/c+τ，采样频率为f_s，则回波持续的采样点为n₁＝t₁/f_s到n₂＝t₂/f_s；在同一采样时刻的波束有效回波中大的带宽选择滤波器的截止频率，按照时间顺序保存采用的滤波器的编号。