Page 91 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 陈新华等： 基于分组时延预处理的时域波束形成方法 551

3.2 海试数据处理 0
本次处理数据由 128 元线列阵拾取所得，阵元 -5
间隔为4 m，水平线阵尾端方向设为180 ，系统采样
◦
率为 f s = 5 kHz，滤波器频带为 [100 Hz, 200 Hz]。 ࣨए/dB -10
图 4 和图 5 分别为 TDBF 方法与 SGTDBF 方法所 -15
得方位历程图，图 6 为两种方法在 t = 90 s 时刻所 -20
得空间谱。 -25
TDBFவข
SGTDBFவข
ࣨएᄱࠫϙ -30
0 250 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
50 ᝈए/(O)
200
100
图 6 两种方法所得空间谱
150 150 Fig. 6 The spatial spectrum of two methods
௑ᫎ/s 200
250 100 4 结论
300
50
350 本文首先给出了时域波束形成数学表达式，并
根据时域波束形成归一化指向性函数在目标方向
400 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
上输出值为1、在非目标方向上输出值为小于1的特
ᝈए/(O)
性，提出了一种基于分组时延预处理的时域波束形
图 4 TDBF 方法所得方位历程图
成方法。理论推导了该方法在波束形成过程中形成
Fig. 4 The bear/time record of TDBF method
的两次指数函数等列式求和运算，所得指向性函数
发生的变化；分析论述了该方法如何实现优化波束
ࣨएᄱࠫϙ
0
250 输出旁瓣级，消除搜索角度与波达方向不一致情况
50
时的相位不一致性。
200
100
数值仿真和数据处理结果同样表明：相比时域
150
150 波束形成，该方法很好地抵制了空间谱泄漏，使旁瓣
௑ᫎ/s 200 级到了 13 dB 以上的改善，降低了旁瓣级对弱目标
250 100
检测的影响。
300
50
350 致谢 感谢课题组各位同事在试验中所付出的努
400 0 力，为本稿所述方法验证提供宝贵数据。
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
ᝈए/(O)
图 5 SGTDBF 方法所得方位历程图 参 考 文 献
Fig. 5 The bear/time record of SGTDBF method
[1] 徐文, 鄢社锋, 季飞, 等. 海洋信息获取、传输、处理及融合前沿
由图4 ∼ 图6可知，相比TDBF方法，本文方法 研究评述 [J]. 中国科学: 信息科学, 2016, 46(8): 1053–1085.
Xu Wen, Yan Shefeng, Ji Fei, et al. Marine information
可以清晰地显示出不同方位处的弱目标，而 TDBF
gathering, transmission, processing, and fusion: current
方法对 100 ∼ 120 中弱目标显示效果不如本文方 status and future trends[J]. Scientia Sinica Informationis,
◦
◦
法清晰。以图 6 所示t = 90 s时刻空间谱为例，本文 2016, 46(8): 1053–1085.
[2] 葛士斌, 陈新华, 孙长瑜. 具有良好宽容性的逆波束形成干扰
方法所得空间谱旁瓣级较低，除了能够显示 80 附
◦
抑制算法研究 [J]. 电子与信息学报, 2015, 37(2): 380–385.
近的强目标外，还能清晰地显示 100 ∼ 120 中的 Ge Shibin, Chen Xinhua, Sun Changyu. The research
◦
◦
两个弱目标，好于 TDBF 方法对弱目标检测效果。 on the algorithm of inverse beamforming for interference
该结果与式 (11) 分析结果相符合，证实了本文方法 suppression with good robust[J]. Journal of Electronics &
Information Technology, 2015, 37(2): 380–385.
有效抵制了空间谱泄漏，降低了旁瓣级，减小了旁瓣
[3] 王麟煜, 郑恩明, 陈新华, 等. 干扰阻塞算法衰减区间分析及
级对弱目标检测的影响。 改善方法研究 [J]. 振动与冲击, 2018, 37(14): 108–114, 148.