【分裂波束相位差过零检测方法探究分析2900字】

分裂波束相位差过零检测方法研究分析 1 1 41.3分裂波束相位差过零检测法 6分裂波束相位差过零检测法与BDI算法不同，不是基于信号幅值进行检测的算法，而是一种经典的、基于信号相位信息进行检测的算法。它通过利用海底回波信号在相位上的差异进行分析，找到各个波束信号之间的时延，达到测深的的接收阵元安置在水平面上，间距记为d。则法线之间有一定的角度(入射角θ不为0)时，声波在到达基阵的时间会有先后图1.18二元基阵水平放置时声波到达两个阵元示意图图1.19二元基阵倾斜放置时声波到达两个阵元示意图而前文所提到的两个阵元信号之间的相位差φ也将是一个时间序列φ(n)。当元重叠。0～N-M-1号阵元组成子阵1,M～N-1号阵元组成子阵2。且图上可以看出两个子阵的等效声中心的间距为Md⁴]。图1.20将直线阵分为两个子阵提下，进行了相位补偿后，子阵1的各波束的输出如式(2-21)所示。式中的r表式中的表示相邻的阵元之间的入射信号相位差，而表示的是将波束方向控制到θ,方向时相邻的阵元之间的补偿相移。对子阵2同样做如上操作，同号(即r号)的输出可以用式(2-22)表示。定义一个变量k=ki+M,可将上式改写为式(2-21)。由式(2-20)和式(2-21)便可知，两个子阵的同波束号的波束在输出信号上的相位差会如式(2-22)所示。另外，因为在本节的前文已经提到，信号入射角是θ是一个变量，在照射角度不为0时是时间的函数θ(n),因此式(2-22)需要改写成式(2-23)。由上式看出，当式中右方为零，即sin(θ(n))-sinθ,为零时，两个子阵信号的相位差中AB(θ(n),θ.)为零。而要达到这一情况，信号入射角θ(n)和波束控制角θ,便因此，可以得出这一观点—一只要能确定好相位差序列从负值转变为正值期一穿过零线的时刻又称为过零交叉点。为了有效估计过零点的位置，需要相位差序列中似线性的部分足够长，而线性部分的长度又取决于波束照射到的海底脚印的大小。这意味着对边缘波束，用分裂波束相位差过零检测法进行处理更能发挥作用[2][4]。1.2子阵信号间的相位差模糊问题继续从图(1.18)和图(1.19)进行分析，基于公式(2-19)和d/λ在(-π/2,π/2)范围内时，相位差φ∈(一π/2,π/2)与θ有一—对应的关系单调关系，且是单值函数，且确定这个相位差序列的过零时刻就可以确定信号到达的方向。但是当阵元间距时，在θ∈(一π/2,π/2)的范围内，相位差变化φ会超过2π。例如将d/λ提升至2,相位差有数次从负值到正值单调递增的过零时刻，这也就意味着会有多个入射的角度θ对应同一个相位差φ,此时用相位差过零位置进行检测的话，会得到多个角度。采用两个子阵时，它们各自形成了多波束，且各个波束的宽度较窄，主瓣内的信号幅值相对于旁瓣内的信号幅值较大，则此时就可以只在主瓣内测量出两个子阵之间的相位差，达到在子阵间距大于1/2的波长时不会有相位模糊的目的。这也是采用分裂波束的优点之一。为了保证两个子阵信号在主波束内的相位差不产生相位模糊，接下来对子阵间距需要的约束条件进行讨论。(1.21)),可以将第r号波束与第r+1号波束的间隔用式(2-24)进行表示[2]I4]。将波束的两个零点间隔记为波束宽度zero,有阵的间距小于等于子阵长度的一半，或者说子阵的长度要大于等于子阵间距的2即不发生相位模糊的条件成为了总阵长度应该大于或等于子阵长度的3倍。雪夫加权，目的是为了降低旁瓣信号，波束会变宽。定义一个η>1的因子，则1.3分裂波束相位差过零检测法因此有设多波束测深系统采用窄带CW脉冲信号，信号的时间函数形式为s(t)=E(t)cosφ(t)coswI(t)coswt-Q(t)sin将其写为离散形式得到I(n)=E(n)cosφ(n)E(n)=√I²(n)+Q²(n)更高。于是，在多波束测深系统中为了得到时间变量相位差中AB(n),采样所谓估值P,构成目标函数为式中W为常规窗函数(海明窗等),由于构