[发明专利]一种由指向性声传感器组成的端射直线阵波束形成方法

摘要

本发明涉及一种由指向性声传感器组成的端射直线阵波束形成方法，直接计算波束形成过程中所需要的噪声协方差矩阵，以波束形成的加权向量：w＝CTD‑2C·P(θ0)计算直线阵的波束形成响应即波束图：B(θ)＝wHP(θ)。具有简单易用、计算速度快的优点。该方法首先使两个传感器同时指向选取的典型方向(端射方向)，然后计算传感器间的空间相关性的函数，由此组成噪声协方差矩阵，最后进行波束形成进行输出。

主权项

1.一种由指向性声传感器组成的端射直线阵波束形成方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：声传感器等间距组成的直线阵在空间均匀噪声场中由噪声相关性组成的噪声协方差矩阵R，其第m行、第m'列的元素为：/n /n其中,m≥m'，a、b为实数且a+b＝1，0<a<1，0<b<1，表示虚数单位，x＝k·(m-m')·d，k＝2πf/c为波数：f为信号频率，c为声速，π为圆周率；d为相邻两个传感器间的距离；/n步骤2：当m＜m'时，噪声协方差矩阵的第m行、第m'列的元素为：/n /n步骤3：计算波束形成的加权向量：/nw＝C^TD^-2C·P(θ₀)/n其中：上标“T”表示转置，θ₀表示入射信号的俯仰角，且θ₀＝0°；P(θ₀)＝[p₁(θ₀),p₂(θ₀),...,p_m(θ₀),...,p_M(θ₀)]^T为指向θ₀的阵列流形向量，M为阵元个数，p_m(θ₀)＝(a+b cosθ₀)·exp[-jk(m-1)d cosθ₀]，D为一个M×M对角矩阵，D^-2用来对输入噪声进行归一化，C是一个正交变换矩阵；/n所述C＝[c₀ c₁ … c_k … c_M-1]^T/n其中：c_k＝[c_k0 c_k1 … c_kk 0 … 0]^T/n /n其中，上标“*”表示共轭，/n步骤4：计算直线阵的波束形成响应即波束图：/nB(θ)＝w^HP(θ)/n其中：上标“H”表示共轭转置，P(θ)＝[p₁(θ),p₂(θ),...,p_m(θ),...,p_M(θ)]^T为指向角度θ的阵列流形向量，θ表示入射信号的俯仰角，p_m(θ)＝(a+b cosθ)·exp[-jk(m-1)d cosθ]。/n