一种高增益无左右舷模糊的阵列设计方法

1.一种高增益无左右舷模糊的阵列设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：定义均匀直线阵：在半径为r的圆环上将M个无指向性水听器均匀排列，构成圆环阵；将上述圆环阵作为阵元，布置L个圆环阵，构成间距为d的均匀直线阵，其中定义各个参数取值范围为：r：0.5m～5.0m；M：5个～11个；L：5个～12个；d：15m～60m；步骤二：将每个圆环中M个水听器的接收数据进行MVDR波束形成处理，包括以下子步骤：子步骤一：利用M个水听器在不包含期望信号时的数据计算出圆环阵的噪声协方差矩阵ρ c ：其中，N为快拍数，x(t)表示第t个快拍时10个水听器组成的圆环阵接收到的数据，(·) H 表示共轭转置；子步骤二：利用子步骤一中的噪声协方差矩阵ρ c ，求得单个圆环阵的MVDR波束形成器最优加权向量： ， 其中，上标“H”表示共轭转置，θ 0 为垂直俯仰角，φ 0 为水平方位角，P c (θ 0 ,φ 0 )＝[p 1 (θ 0 ,φ 0 ),p 2 (θ 0 ,φ 0 ),…,p M (θ 0 ,φ 0 )] T 为指向(θ 0 ,φ 0 )的阵列流形向量，上标“T”表示转置，M为阵元个数，I为单位矩阵，ε为对角加载量，每个圆环阵共M个阵元，其中第m个阵元可表示为p m (θ 0 ,φ 0 )＝exp[jkr(sinθ 0 sinφ 0 cosθ m -cosθ 0 sinθ m )]，θ m ＝2π(m-1)/M，m＝1,2,3...M，取ε＝Std(diag(ρ c ))，Std表示标准差；子步骤三：从而得到单个圆环阵的波束响应：B c (θ,φ)＝w MVDR (θ 0 ,φ 0 ) H P c (θ,φ)其中，P c (θ,φ)＝[p 1 (θ,φ),p 2 (θ,φ),…,p M (θ,φ)] T 为指向(θ,φ)的阵列流形向量，p m (θ,φ)＝exp[jkr(sinθsinφcosθ m -cosθsinθ m )]，θ m ＝2π(m-1)/M，m＝1,2,3...M；步骤三：对步骤二中得到的结果进行二级均匀直线阵的波束形成处理，包括以下子步骤：子步骤一：计算L个圆环阵组成的直线阵的噪声协方差矩阵 其矩阵元素计算由下式给出：其中，“*”表示复共轭，N(θ,φ)＝1，直线阵共L个阵元，其中第l个阵元表示为p l (θ,φ)＝exp[-jk(l-1)dcosθ]，l＝1,2,3...L，l′＝1,2,3...L；子步骤二：多个圆环阵组成的直线阵的MVDR波束形成器最优加权向量为： 为以圆环阵为阵元的直线阵中，指向方向为(θ 0 ,φ 0 )的阵列流形向量，共L个阵元，其中第l个圆环阵阵元表示为 p l (θ 0 ,φ 0 )＝exp[-jk(l-1)dcosθ 0 ]，l＝1,2,3...L，d为直线阵的阵元间距；子步骤三：直线阵的波束响应为：其中， 为以圆环阵为阵元的直线阵中，指向方向为(θ 0 ,φ 0 )的阵列流形向量，共L个阵元，其中第l个圆环阵阵元表示为 p l (θ,φ)＝exp[-jk(l-1)dcosθ]，l＝1,2,3...L，d为直线阵的阵元间距；子步骤四：以圆环阵为阵元的直线阵的指向性与阵增益可由下式得到：空间均匀噪声场中，指向性因子DF等于阵增益AG，指向性指数DI为指向性因子DF的分贝表示，有：DI＝10log(DF)最终可以得到所设计的由L个圆环阵组成的直线阵的阵增益与波束响应。