[发明专利]一种鱼雷自导波束锐化方法

权利要求书

1.一种鱼雷自导波束锐化方法，其特征在于，利用两组不同的声基阵阵元信号加权系数，同时得到空间相同方向但具有不同主、旁瓣特性的两个波束，通过两个波束信号的数字复合处理，实现波束锐化。

2.一种如权利要求1所述的鱼雷自导波束锐化方法，其特点在于，具体包括下述步骤：

步骤一：针对鱼雷自导一般采用的各阵元均匀排列的平面声基阵，如果需要对水平方向目标进行精确定向或分辨，则将平面阵垂直方向具有相同水平相位的每列阵元的接收信号求和，并求其平均，使平面阵等效为水平均匀线列阵，平面阵中具有相同水平相位的阵元列数即为等效阵元数；如果需要对垂直方向目标进行精确定向或分辨，则可将水平方向具有相同垂直相位的每行阵元的接收信号求和，并求其平均，使平面阵等效为垂直均匀线列阵，平面阵中具有相同垂直相位的阵元的行数即为等效阵元数；

步骤二：对于等效的水平或垂直均匀线列阵，假设等效阵元数为N，以减小波束主瓣宽度为目标，设定波束主旁瓣比为B，并取B为0dB～3dB，计算一组加权系数A_i，i＝1,2,…,N，并构建波束形成的幅度和相位综合加权系数W_i，i＝1,2,…,N，对等效线列阵各阵元信号进行加权求和，得到波束1输出信号；

步骤三：同样，对于上述等效阵元数为N的水平或垂直均匀线列阵及其各阵元接收信号X_i，i＝1,2,…,N，以减小波束旁瓣为目标，设定波束主旁瓣比B为30dB～50dB，计算另一组幅度加权系数A′_i，i＝1,2,…,N；再根据需要形成的水平或垂直波束的主轴方向θ，构建其相应的幅度和相位综合加权系数W′_i，i＝1,2,…,N；利用该加权系数，通过对声基阵各阵元接收信号的加权求和，在与波束1相同方向上形成旁瓣低但主瓣相对较宽的波束2，即

Y2=Σi=1NWi′Xi,i=1,2,···,N---(6)]]>

步骤四：解算波束2信号的复包络，具体解算方法如下：

如果鱼雷自导系统采用了实信号采样方法，则按照上述步骤得到的波束2是实信号，对波束2的实信号进行Hilbert变换，首先将其变换为复信号，再按照下面复信号包络求解方法解算波束2信号的复包络；

如果鱼雷自导系统采用了复信号采样方法，则按照上述步骤三得到的波束2是复信号，可直接解算其复包络；假设波束2复信号Y₂的采样数据长度为L，每个采样点的具体数据为y_2k＝a_k+b_k*i，k＝1,2,…,L,则波束2信号的复包络为

y~2k=ak2+bk2,k=1,2,···,L---(7)]]>

步骤五：利用波束2信号的复包络与波束1信号进行对应乘积复合处理。即假设波束1信号的采样数据序列为y_1k＝c_k+d_k*i，k＝1,2,…,L,则利用波束2信号复包络的每个采样点数据与波束1信号对应同一时刻的采样点数据y_1k进行乘积运算处理，得到乘积复合处理后的信号为：

zk=y~2ky1k=ak2+bk2(ck+dk*i),k=1,2,···,L---(8)]]>

这样得到的信号z_k，k＝1,2,…,L即为复合波束输出信号的采样数据序列。

3.一种如权利要求2所述的鱼雷自导波束锐化方法，其特点在于，所述步骤二具体包括如下子步骤：

子步骤1：按照参考文献方法，根据阵元数N和要求的波束主旁瓣比B，计算各阵元的幅度加权系数A_i，i＝1,2,…,N，令

x0=cosh[ln(B+B2-1)N-1]---(1)]]>

式(1)中，cosh()为双曲余弦函数，ln()为自然对数函数。再令

α=1-1x02---(2)]]>

则第i个阵元的幅度加权系数A_i(i＝1,2,…,N)分别为

Ai=N-1N-kΣsk-2sN-ks+1αs+1---(3)]]>

式(3)中

1<i≤N,s＝0,1,…

pq=p!q!(p-q)!,(q≤p)]]>

且有IN1=1.]]>

子步骤2：根据需要形成的水平或垂直波束的主轴方向，利用A_i，i＝1,2,…,N，构建各阵元信号的幅度和相位综合加权系数W₁，W₂，W₃，…，W_N-1，W_N，即

Wi=Aie-j2πf(i-1)dsinθ/c,i=1,2,···,N---(4)]]>

式(4)中，f为信号频率，单位为Hz；θ为需要形成的水平或垂直波束主轴方向，单位为rad，d为等效均匀线列阵的阵元间距，单位为m，c为水中的声波传播速度，单位为m/s。

子步骤3：利用该加权系数Wi，i＝1,2,…,N，通过对等效均匀线列阵1～N各阵元接收信号进行加权求和，在空间需要的方向上形成主瓣宽度小、旁瓣相对较高的波束1，即假设等效均匀线列阵各阵元的接收信号分别为X_i，i＝1,2,…,N，则波束1输出为

Y1=Σi=1NWiXi,i=1,2,···,N---(5)]]>