尺寸约束下圆环阵MIMO声呐阵型设计和波束优化

摘要

传统主动声呐采用圆环阵接收可获得360° 视角,但是在尺寸有限时面临着波束主瓣宽度大、旁瓣级高等不足,针对这些不足,文中提出了阵列尺寸约束下圆环阵多输入多输出(MIMO)声呐阵型设计和波束优化方法.圆环阵MIMO声呐由发射圆环阵和接收圆环阵组成,通过优化发射圆环阵和接收圆环阵的半径和相对旋转角,设计了具有低旁瓣波束的最优阵型.在该阵型的基础上,通过将圆环阵MIMO声呐的波束优化问题转化为与其等效的虚拟平面阵波束优化问题(建立以旁瓣级最低为目标函数,主瓣方向无失真响应,并约束加权向量2-范数保证稳健性),获得了期望的低旁瓣波束图.数值仿真结果表明,所提方法可以在不增加阵列尺寸和波束宽度的前提下,获得比传统圆环阵更低的旁瓣级.