基于空間平滑的超聲自適應(yīng)波束形成算法實現(xiàn)

袁 進，秦 云

(江蘇大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

在波束形成領(lǐng)域，通過獲得較窄的波束主瓣和較低的波束旁瓣來提高成像質(zhì)量是研究的重要內(nèi)容。自適應(yīng)波束形成算法作為一種關(guān)鍵技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于雷達、聲吶、通信等方面，對提高成像質(zhì)量有著獨特優(yōu)勢[1-3]。最小方差算法(Minimum Variance，MV)是一種典型的自適應(yīng)波束形成算法，其基本思想是使噪聲以及來自非信源方向上的任何干擾所貢獻的功率最小，同時保證信源方向上的信號功率不變，進而求出最優(yōu)加權(quán)矢量。利用自適應(yīng)波束形成算法形成的波束能有效抑制干擾，表現(xiàn)為期望信號方向形成峰值、干擾信號方向形成零陷。然而該算法對對比度的改善作用十分有限，同時兩大缺陷也限制了它在超聲領(lǐng)域的應(yīng)用：(1)該算法僅適用于干擾信號與期望信號不相關(guān)的情形，而超聲成像中缺陷所產(chǎn)生的回波信號存在高度相關(guān)性，不能滿足MV算法中協(xié)方差矩陣非奇異性的條件，因而無法求解最優(yōu)加權(quán)矢量；(2)算法的穩(wěn)定性不如傳統(tǒng)的延時疊加算法，當(dāng)導(dǎo)向矢量估計不夠精確時，算法性能會隨之急劇衰落[4-6]。針對上述問題，相關(guān)文獻提出了一系列方法,Synnevag等[7]提出了前向空間平滑算法，可人為去除回波信號的相關(guān)性，同時也減少了一定計算量。Asl等[8]利用前后向空間平滑技術(shù)處理相關(guān)矩陣，進一步去除回波信號的相關(guān)性。Li等[9]通過融合對角加載技術(shù)獲得穩(wěn)健的協(xié)方差矩陣以提高自適應(yīng)波束形成算法的魯棒性。……