圆环阵最优频率不变响应超指向性波束形成方法技术

本发明专利技术涉及一种圆环阵最优频率不变响应超指向性波束形成方法，针对均匀圆环形阵列提出一种最优频率不变响应超指向性波束形成方法。该方法首先给出了一般化的期望波束表达式，并将不同频率处的权值向量表达成期望波束权值向量的函数，然后构建多约束优化问题，获得满足约束条件的最优期望波束，最后通过函数关系获得其它频率处的权值向量，合成得到宽带频率不变响应超指向性波束。可以灵活地控制波束形状，可以获得更宽频率范围内的频率不变响应超指向性波束，可以获得满足约束条件的最优期望波束。

Ring array, optimal frequency invariant response, super directional beamforming

The invention relates to an optimum frequency invariant response super beam forming method of a ring array, and proposes an optimum frequency invariant response super directional beam forming method for a uniform circular ring array. This method firstly gives the general expression of the desired beam, and the weight vector at different frequencies expressed as functions of expected beam weight vector, and then construct multi constraint optimization problems, the optimal expected beam satisfies the constraints, finally get the weight vector at other frequencies by function, synthesized broadband frequency invariant response directional beam. The beam shape can be flexibly controlled, and the frequency invariant response to super directional beam can be obtained in a wider frequency range, and the optimal expected beam can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
圆环阵最优频率不变响应超指向性波束形成方法
本专利技术属于声学阵列信号处理和声呐技术等领域，是一种波束形成方法，涉及一种圆环阵最优频率不变响应超指向性波束形成方法，特别涉及一种频率不变响应超指向性波束形成方法，适用于圆环形阵列的宽带目标检测以及宽带目标方位估计。
技术介绍
在声呐、雷达、通信以及语音工程等领域，常用阵列接收宽带信号并进行处理，以实现目标检测、定位、分辨等目的。频率不变响应超指向性波束形成方法既能保证宽带信号无畸变，也能获得更好的空间指向性和信噪比增益，可显著提高阵列处理的相关性能，因此备受关注。已有的频率不变响应超指向性波束形成方法主要有：文献1“Designofrobustsuperdirectivearrayswithatunabletradeoffbetweendirectivityandfrequency-invariance.IEEETrans.SignalProcess.,2011,59(5):2169-2181”公开的加权优化方法，该方法理论上可应用于任意阵型，但其形式较复杂，未能获得简易的闭式解，也难以灵活地控制波束形状。文献2“Designofcir本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆环阵最优频率不变响应超指向性波束形成方法，其特征在于适用于均匀圆环形阵列，步骤如下：步骤1：建立均匀圆环形阵列的一般化期望波束的表达式：

【技术特征摘要】
1.一种圆环阵最优频率不变响应超指向性波束形成方法，其特征在于适用于均匀圆环形阵列，步骤如下：步骤1：建立均匀圆环形阵列的一般化期望波束的表达式：其中：N>0为最高阶数，φ是水平方位角，φ0是波束主瓣方向，a＝[a-N,...a0,...,aN]T是由实数组成的向量，且满足a-n＝an，上标T表示转置；步骤2、计算最优期望波束权值向量：构建多约束优化问题：所述ΩSL是波束旁瓣区域，Bd表示期望波束响应向量，其中，r为圆环形阵列的半径，k＝2π/λ，λ表示入射平面波的波长，k1r1是感兴趣的kr范围内的最小值，k2r2是感兴趣的kr范围内的最大值，L为k1r1到k2r2之间离散化点的个数；当阵元数M为偶数且N≤M/2的情况时最优期望波束权值向量：其中：ρs＝J0[2krsin(sβ/2)]，β＝2π/M，J0(·)是第0阶柱形Bessel函数，diag{·}表示对角阵；当阵元数M为奇数且N≤(M-1)/2的情况时最优期望波束权值向量：

【专利技术属性】
技术研发人员：汪勇，杨益新，马远良，雷波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61