在水聲信號處理研究中，常規(guī)波束形成（Conventional beamforming, CBF）方法受水下復(fù)雜環(huán)境影響，大孔徑陣列難以獲得理論陣列增益，且存在波束分裂、展寬等問題，導(dǎo)致了目標(biāo)方位估計誤差且陣列性能下降。針對這些問題，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所聲學(xué)與海洋信息重點實驗室的劉昌鵬博士、周士弘研究員和戚聿波副研究員基于條紋基波束形成（striation-based beamforming, SBF）方法的現(xiàn)有研究成果，進(jìn)一步提出一種具備波束會聚能力的條紋-相關(guān)基波束形成（striation-correlation-based beamforming, SCBF）算法。
研究人員首先通過理論研究證明了SBF的波束會聚能力。基于簡正波和頻移補(bǔ)償理論，推導(dǎo)得出SBF處理的沿條紋陣列信號相位關(guān)系近似與形成條紋的模態(tài)參數(shù)無關(guān)。此方法應(yīng)用時存在聲源頻譜緩變要求和信號截斷時間影響，且依賴外部圖像處理獲取條紋斜率信息。研究人員進(jìn)一步提出SCBF-BO算法，該算法利用CBF波束輸出（beam output, BO）與接收聲壓陣列信號互相關(guān)處理，消除聲源相位譜和截斷效應(yīng)的影響，通過頻移處理壓制聲源幅度譜的影響，同時保持波束輸出的會聚能力。通過利用SCBF-BO主瓣位置與所用條紋斜率近似無關(guān)但輸出增益與條紋斜率有關(guān)的物理性質(zhì)，引入斜率搜索流程，使SCBF-BO方法擺脫了對外部圖像處理獲取斜率信息的依賴。
相關(guān)研究成果發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊IEEE Journal of Oceanic Engineering。
本研究得到了中國博士后科學(xué)基金（GZC20232903）、國家自然科學(xué)基金青年基金（12404519），中國科學(xué)院特別研究助理項目，以及國家自然科學(xué)基金（12174419和11804362）的資助。
圖1 實驗氣槍聲源數(shù)據(jù)和白高斯噪聲（WGN）聲源數(shù)據(jù)的干涉結(jié)構(gòu)和條紋斜率提取結(jié)果（圖/中國科學(xué)院聲學(xué)研究所）
參考文獻(xiàn)：
Liu C P, Zhou S H, Qi Y B. Beam Converging and Slope Search Processing by Striation-Correlation-Based Beamforming in Shallow Water[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2025, 10.1109/JOE.2025.3553983.
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