【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于目标定向，尤其涉及一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法。
技术介绍
1、目前分裂阵波束形成较多地应用于线阵领域，应用于面阵和圆柱阵的分裂阵波束形成常常单独对方位角或者俯仰角进行求解，而且波束形成方法较为复杂，另外在探测过程中，有的阵元可能受环境影响较大，此时采用所有阵元进行波束形成的话会引入较大误差。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，能够在自由选取阵元后对波束信号的俯仰角θ和方位角同时进行简单求解。
2、一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，包括以下步骤：
3、将维度相同的行阵和列阵从中部进行重叠组合，得到平面阵；
4、从平面阵行方向任选一行，将其上的阵元均匀分为y左、y右两组；从平面阵列方向任选一列，将其上的阵元均匀分为z上、z下两组；
5、采用四组阵元接收的波束信号，并根据接收到的波束信号获取y左、y右两组阵元接收的波束信号的相位差以及z上、z下两组阵元接收的波束信号的相位差
6、根据相位差和相位差获取波束信号的俯仰角θ和方位角
7、进一步地，相位差和相位差的获取方法为：
8、将四组阵元接收的波束信号y左(n)、y右(n)、z上(n)、z下(n)依次进行正交解调、低通滤波以及降采样处理，其中，n＝0,1,2…n，n表示采样点数；
9、对于降采样处理后的各组阵元中各阵元接收的各序列的波束信号，通过将相同时刻接收到
10、将四组阵元对应的总波束信号分别进行离散傅里叶变换得到y左(f)、y右(f)、z上(f)、z下(f)；
11、获取y左(f)、y右(f)、的映射关系、z上(f)、z下(f)、的映射关系如下：
12、
13、
14、其中，*表示共轭，y(f)表示行方向上波束信号的傅里叶变换，|y(f)|表示行方向上波束信号的傅里叶变换的模值，z(f)表示列方向上波束信号的傅里叶变换；|z(f)|表示表示列方向上波束信号的傅里叶变换的模值；
15、根据所述映射关系获取相位差和相位差
16、
17、
18、其中，im[·]表示虚部，re[·]表示实部。
19、进一步地，根据相位差和相位差获取波束信号的俯仰角θ和方位角具体为：
20、获取相位差和俯仰角θ、方位角的第一映射关系如下：
21、
22、其中，d为阵元间距，f0为波束信号的频率，c为水中声速；
23、获取相位差和俯仰角θ、方位角的第二映射关系如下：
24、
25、在相位差和相位差已知的条件下，联立第一映射关系和第二映射关系获取波束信号的俯仰角θ和方位角
26、进一步地，第一映射关系的获取方法为：
27、假设平面阵的维度为6×6，则当前被选中行的第i个阵元所接收到的信号si(t)为：
28、
29、其中，m第i个阵元在平面阵中的所在行号，n第i个阵元在平面阵中的所在列号，为第i个阵元所在的第m行阵元被划分为左右两组阵元时所接收信号之间的相对时延，为第i个阵元所在的第n列阵元被划分为上下两组阵元时所接收信号之间的相对时延，且有：
30、
31、
32、基于各阵元所接收到的信号si(t)，获取阵元y左、y右接收的波束信号如下：
33、
34、
35、其中，a为阵元y左接收的波束信号的幅值，b为阵元y右接收的波束信号的幅值，α为阵元y左接收的波束信号的相位，β为阵元y右接收的波束信号的相位，且有：
36、
37、其中，um为相对时延的余弦值，且vm为相对时延的正弦值，且
38、同时，相位α和相位β的计算方法如下：
39、
40、将阵元y左、y右接收的波束信号作差，得到第一映射关系。
41、进一步地，将维度为4×6的行阵和列阵从中部进行重叠组合，得到包含32个阵元的平面阵；
42、从平面阵行方向的第2～5行任选一行，将其上的阵元均匀分为y左、y右两组，每组3个阵元；从平面阵列方向的第2～5列任选一列，将其上的阵元均匀分为z上、z下两组，每组3个阵元。
43、有益效果：
44、1、本专利技术提供一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，首先采用维度相同的行阵和列阵构建平面阵，然后在平面阵中选取其中一行阵元和其中一列阵元来组建四组阵元，再通过四组阵元接收信号之间的相位差以及阵元位置关系在面阵分裂阵波束形成中联合求解方位角和俯仰角，实现目标波束信号的定向；由此可见，在阵元易受环境影响的情况下，本专利技术仅引入部分阵元进行波束形成定向，能够大大减小阵元带来的误差，提高波束定向精度。
45、2、本专利技术提供一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，在平面阵中选取其中一行阵元和其中一列阵元即可实现波束形成定向，当备选阵元工作异常时，可直接切换另一行或者另一列阵元重新进行波束形成定向，阵元选择的自由度大大增加，同时也提高的波束形成定向的稳定性。
46、3、本专利技术提供一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，根据阵元位置关系推导出相位差与俯仰角θ和方位角的映射关系，再根据得到的映射关系同时解算出俯仰角θ和方位角波束形成方法较为简单。
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1.一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，相位差和相位差的获取方法为：
3.如权利要求1所述的一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，根据相位差和相位差获取波束信号的俯仰角θ和方位角具体为：
4.如权利要求3所述的一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，第一映射关系的获取方法为：
5.如权利要求1～4任一权利要求所述的一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，将维度为4×6的行阵和列阵从中部进行重叠组合，得到包含32个阵元的平面阵；
【技术特征摘要】
1.一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，相位差和相位差的获取方法为：
3.如权利要求1所述的一种基于平面阵的分裂阵波束形成定向方法，其特征在于，根据相位差和相位差获取波束信号的俯仰角...
【专利技术属性】
技术研发人员：可伟，牟亚东，李会龙，邹林，李晓植，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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