函数波束优化方法与装置制造方法及图纸

本申请涉及一种函数波束优化方法与装置，其中，方法包括：获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；基于初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据互谱矩阵以及加权向量对零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。整个过程中，在MVDR波束的基础上进一步改进，增加零陷展宽技术可以得到抑制噪声、且提高分辨率的函数波束。束。束。

【技术实现步骤摘要】
函数波束优化方法与装置


[0001]本申请涉及函数波束
，特别是涉及一种函数波束优化方法与装置。

技术介绍

[0002]随着智能制造产业蓬勃发展，对石化、电力等工业能源需求日益旺盛。工业现场中漏气、漏油、漏电等现象造成的重大危险事故频发，严重危害着人们的生命财产安全和工业生产安全。
[0003]由于肉眼无法识别工业中的漏电、漏气等现象，所以通常采用声成像技术对工业中的漏电、漏气等现象进行识别，传统声成像领域应用最广泛的技术就是常规波束形成技术，常规波束形成技术是所有声成像技术中最稳健的技术之一。
[0004]然而，在实际应用中，人们发现常规波束形成通常会存在分辨率低、且无法对受到的干扰产生抑制的问题，其已经无法满足高精度的声成像需求。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种分辨率高、且可以抑制干扰的函数波束优化方法与装置。
[0006]第一方面，本申请提供了一种函数波束优化方法。所述方法包括：获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成（Minimum Variance Distortionless Response，自适应波束形成）算法形成初始MVDR波束；基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。
[0007]在其中一个实施例中，所述获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量包括：获取所述初始MVDR波束中期望信号响应向量的真实值、以及MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵；根据所述互谱矩阵以及所述期望信号响应向量的真实值，求解得到MVDR波束形成算法对应的加权向量。
[0008]在其中一个实施例中，所述根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束包括：根据所述互谱矩阵和加权向量、且通过MVDR波束形成器，形成初始MVDR波束。
[0009]在其中一个实施例中，所述获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量包括：获取初始MVDR波束中期望信号响应向量的真实值；
根据所述初始MVDR波束中期望信号响应向量的真实值，获取MVDR波束形成算法对应的接收数据的协方差矩阵；将所述接收数据的协方差矩阵作为MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵；根据所述互谱矩阵以及所述期望信号响应向量的真实值，求解得到MVDR波束形成算法对应的加权向量。
[0010]在其中一个实施例中，所述基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束包括：将所述初始MVDR波束对应的波束图方位离散化，以及标记出干扰所在区域；利用MVDR波束形成会对干扰产生零陷的特征，在所述干扰所在区域设置若干虚拟噪声源，以产生零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束。
[0011]在其中一个实施例中，所述根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束包括：对所述互谱矩阵进行特征值分解，得到特征值分解后的互谱矩阵；构建函数命令，对特征值分解后的互谱矩阵求1/v次幂，得到降幂后的互谱矩阵，其中v为预设值；根据所述加权向量以及所述降幂后的互谱矩阵，得到MVDR波束形成函数；对所述MVDR波束形成函数乘以v次幂以复原声源分布，得到优化的函数波束。
[0012]在其中一个实施例中，所述v与所述优化的函数波束成像分辨率成正相关。
[0013]在其中一个实施例中，所述构建函数命令，对特征值分解后的互谱矩阵求1/v次幂，得到降幂后的互谱矩阵之前，还包括：基于所述零陷展宽的MVDR波束的波束图，采用试凑法确定所述v的值。
[0014]在其中一个实施例中，所述根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束之后，还包括：采用Matlab对所述优化的函数波束性能进行仿真验证。
[0015]第二方面，本申请还提供了一种函数波束优化装置。所述装置包括：数据获取模块，用于获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；初始波束生成模块，用于根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；零陷展宽模块，用于基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；优化模块，用于根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。
[0016]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束
形成处理，得到优化的函数波束。
[0017]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。
[0018]第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。
[0019]上述函数波束优化方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。整个过程中，在MVDR波束的基础上进一步改进，增加零陷展宽技术可以得到抑制噪声、且提高分辨率的函数波束。
附图说明
[0020]图1为一个实施例中本申请函数波束优化方法的流程示意图；图2为又一个实施例中本申请函数波束优化方法的流程示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种函数波束优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量；根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束；基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束；根据所述互谱矩阵以及所述加权向量对所述零陷展宽的MVDR波束进行函数波束形成处理，得到优化的函数波束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量包括：获取初始MVDR波束中期望信号响应向量的真实值、以及MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵；根据所述互谱矩阵以及所述期望信号响应向量的真实值，求解得到MVDR波束形成算法对应的加权向量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述互谱矩阵和加权向量，采用MVDR波束形成算法形成初始MVDR波束包括：根据所述互谱矩阵和加权向量、且通过MVDR波束形成器，形成初始MVDR波束。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵和加权向量包括：获取初始MVDR波束中期望信号响应向量的真实值；根据所述初始MVDR波束中期望信号响应向量的真实值，获取MVDR波束形成算法对应的接收数据的协方差矩阵；将所述接收数据的协方差矩阵作为MVDR波束形成算法对应的互谱矩阵；根据所述互谱矩阵以及所述期望信号响应向量的真实值，求解得到MVDR波束形成算法对应的加权向量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始MVDR波束对干扰所在区域进行零陷展宽，得到零陷展宽的MVDR波束包括：将所述初始MVDR波束对应的波束图方位离散化，以及标记出干扰所在区域；利用MVDR波束形成会对干扰产生零陷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慎，诸皓冉，李伟，张玉郴，吴晶晶，许佳斌，曹正年，
申请(专利权)人：湖南工商大学，
类型：发明
国别省市：