基于双级延时的锐化宽带波束形成方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法及装置，用以解决常规的波束形成方式无法抑制波束旁瓣干扰、导致波束分辨率低的问题。所述方法包括：对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。该技术方案能够抑制宽带波束的旁瓣干扰，提高宽带多波束测深系统的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
基于双级延时的锐化宽带波束形成方法及装置
本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法及装置。
技术介绍
随着现代新技术的发展，宽带数字多波束测深系统可以获得较高的空间增益和空域分辨率，能够满足更高的探测精度和不同的测深范围，成为多波束测深系统的主流。宽带数字多波束测深系统大多采用宽带阵列信号，若采用常规的窄带波束形成方式对信号进行处理，将受孔径渡越效应的影响从而导致波束指向偏移，而采用数字延时的宽带波束形成方式虽可完全消除孔径渡越效应，但无法避免波束主瓣展宽、波束旁瓣升高的问题。因此，亟需一种能够获取到高分辨力波束、从而提高宽带多波束测深系统的测量质量的波束形成方式。
技术实现思路
本申请实施例的目的是提供一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法及装置，用以解决常规的波束形成方式无法抑制波束旁瓣干扰、导致波束分辨率低的问题。为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：一方面，本申请实施例提供一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法，包括：对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。<br>另一方面，本申请实施例提供一种基于双级延时的锐化宽带波束形成装置，包括：正交变换模块，用于对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；划分模块，用于将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；第一处理模块，用于分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；第二处理模块，用于对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。再一方面，本申请实施例提供一种基于双级延时的锐化宽带波束形成设备，包括处理器和与所述处理器电连接的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于从所述存储器调用并执行所述计算机程序以实现：对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。再一方面，本申请实施例提供一种存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时以实现以下流程：对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。采用本专利技术实施例的技术方案，通过对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到原始信号对应的IQ信号，并将换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各子阵分别对应的子阵IQ信号；进而分别对各子阵对应的子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各子阵分别对应的子阵延时IQ信号，再对各子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到原始信号对应的目标高分辨波束。可见，该技术方案通过将换能器阵元划分为多个子阵，进而分别对各子阵进行信号延时处理，使得宽带多波束测深系统的数据运算量大大减少，从而提高信号处理速度；并且能够获取到高分辨力的波束结果，抑制宽带波束的旁瓣干扰，提高宽带多波束测深系统的测量精度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法的示意性流程图；图2是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法的示意性架构图；图3是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时求和方法的示意性架构图；图4是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法的示意性仿真结果图；图5是根据本专利技术另一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法的示意性仿真结果图；图6是根据本专利技术再一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法的示意性仿真结果图；图7是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成装置的示意性框图；图8是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成设备的示意性框图。具体实施方式本申请实施例提供一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法及装置，用以解决常规的波束形成方式无法抑制波束旁瓣干扰、导致波束分辨率低的问题。为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。图1是根据本专利技术一实施例的一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法的示意性流程图，如图1所示，该方法包括：S102，对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到原始信号对应的IQ信号；换能器阵元包括多个阵元通道。本实施例中，换能器阵元为具有多个阵元的均匀直线阵列。S104，将换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各子阵分别对应的子阵IQ信号。S106，分别对各子阵对应的子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各子阵分别对应的子阵延时IQ信号。S108，对各子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到原始信号对应的目标高分辨波束。采用本专利技术实施例的技术方案，通过对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到原始信号对应的IQ信号，并将换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各子阵分别对应的子阵IQ信号；进而分别对各子阵对应的子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各子阵分别对应的子阵延时IQ信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法，其特征在于，包括：/n对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；/n将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；/n分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；/n对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双级延时的锐化宽带波束形成方法，其特征在于，包括：
对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号；所述换能器阵元包括多个阵元通道；
将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号；
分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号；
对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对换能器阵元接收到的原始信号进行正交变换，得到所述原始信号对应的IQ信号，包括：
根据预设的信号频率和采样时间对所述原始信号进行采样，得到I路和Q路的本振信号；
将所述原始信号分别与所述I路和Q路的本振信号相乘，得到相乘结果；
将所述相乘结果进行低通滤波处理，得到所述原始信号对应的所述IQ信号。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述换能器阵元划分为在空间上不重叠的多个子阵，以及，确定各所述子阵分别对应的子阵IQ信号，包括：
对所述换能器阵元内的各所述阵元通道进行阵内数字移相处理，得到各所述阵元通道分别对应的加权向量；
按照各所述子阵内的所述阵元通道的数量以及各所述加权向量，对各所述子阵内的所述阵元通道分别对应的阵元信号进行加权运算，得到各所述子阵分别对应的所述子阵IQ信号。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述换能器阵元内的各所述阵元通道进行阵内数字移相处理，得到各所述阵元通道分别对应的加权向量，包括：
确定待划分的各所述子阵内包含的所述阵元通道的数量；
针对任一所述子阵，根据所述子阵内的所述阵元通道的数量、各所述阵元通道的指向角度、阵元间距和表面声速，计算各所述阵元通道分别对应的加权向量。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对各所述子阵对应的所述子阵IQ信号进行阵间延时处理，得到各所述子阵分别对应的子阵延时IQ信号，包括：
分别确定各所述子阵的延时差；
根据各所述子阵的延时差，生成各所述子阵分别对应的分数时延滤波器；
利用各所述子阵分别对应的所述分数时延滤波器，对各所述子阵分别对应的所述子阵IQ信号进行滤波，得到各所述子阵分别对应的所述子阵延时IQ信号。


6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各所述子阵延时IQ信号进行波束锐化处理，得到所述原始信号对应的目标高分辨波束，包括：
对各所述子阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春雨，邬松，
申请(专利权)人：北京星天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11