[发明专利]一种空时二维滤波的快速宽带波束形成方法

权利要求书

1.一种空时二维滤波的快速宽带波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以符合Niquest定理的采样率进行采样，每个通道采集的数据按时间顺序排列成列向量，组成一个T×N维的数据矩阵，列的编号依次为j＝0,1,…,N-1，行的编号依次为i＝0,1,…,T-1；

(2)确定采样倍数M以及相邻通道时延补偿点数T₀；

(3)计算坐标矩阵主值区间P⁽⁰⁾(T₀)，规定坐标矩阵的列编号从左至右依次为j＝0,1,…,N-1，行编号从上至下依次为i＝0,1,…,M-1，则P⁽⁰⁾(T₀)的第i行第j列元素为

(4)去除P⁽⁰⁾(T₀)中非整数点，只保留整数点；P⁽⁰⁾(T₀)的每列有且只有1个整数点元素，设定循环因子k＝0；

(5)依次取出P^(k)(T₀)中第0～M-1行的整数点，根据其数值从数据矩阵中取出对应的数据点进行累加，分别得到波束的第kM,kM+1,…,kM+M-1个点；

(6)对P^(k)(T₀)中所有整数点数值加1，得到下一个周期的坐标矩阵P^(k+1)(T₀)；更新循环因子：k←k+1；

(7)判断kM≥T是否成立，若成立，则说明已经遍历数据矩阵中所有数值点，执行步骤(8)，否则执行步骤(5)；

(8)计算滤波器通带范围；

(9)根据步骤(8)中计算的参数设计滤波器对进行滤波，得到输出波束y(i)。

2.根据权利要求1所述的一种空时二维滤波的快速宽带波束形成方法，其特征在于，所述计算坐标矩阵主值区间P⁽⁰⁾(T₀)，规定坐标矩阵的列编号从左至右依次为j＝0,1,…,N-1，行编号从上至下依次为i＝0,1,…,M-1，则P⁽⁰⁾(T₀)的第i行第j列元素为包括：

由步骤(2)确定的采样倍数M以及相邻通道时延补偿点数T₀得输出波束表达式为：

其中，表示第j个通道中序号为的采样点参与了累加，得到了输出波束的第i个数据点，

显然，必为整数，由Niquest采样定理可知，只要采样率大于信号最高频率的2倍，则通过插值的方式恢复信号而无信息丢失；阵列信号中，目标信号最高频率对接收数据进行M倍降采样处理，利用补零和时延求和得到波束然后再通过低通滤波无失真地恢复输出波束，具体过程表示为：

其中，为降采样M倍的信号，为第j个通道参与波束形成的数据序号；

与p_ij(T₀)关系为：

其中，非整数的p_ij(T₀)表示序号为的数据点不参与降采样后的累加过程，即在降采样后，这部分数据点不参与运算；

定义P(T₀)为：

p_ij(T₀)＝{P(T₀)}_ij,(i＝0,1,…,T-1,j＝0,1,…,N-1)

P(T₀)为T×N的矩阵，称为坐标矩阵，将坐标矩阵的行从上至下依次称为第0行，第1行，…，第T-1行，同时将坐标矩阵的列从左至右依次称为第0列，第1列，…，第N-1列，于是，P(T₀)的第i行，第j列元素为p_ij(T₀)。