在水聲信號處理研究中，常規波束形成（Conventional beamforming, CBF）方法受水下復雜環境影響，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，導致了目標方位估計誤差且陣列性能下降。針對這些問題，中國科學院聲學研究所聲學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）方法的現有研究成果，進一步提出一種具備波束會聚能力的條紋-相關基波束形成（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償理論，推導得出SBF處理的沿條紋陣列信號相位關系近似與形成條紋的模態參數無關。此方法應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處理，消除聲源相位譜和截斷效應的影響，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但輸出增益與條紋斜率有關的物理性質，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。
相關研究成果發表于學術期刊IEEE Journal of Oceanic Engineering。
本研究得到了中國博士后科學基金（GZC20232903）、國家自然科學基金青年基金（12404519），中國科學院特別研究助理項目，以及國家自然科學基金（12174419和11804362）的資助。
圖1 實驗氣槍聲源數據和白高斯噪聲（WGN）聲源數據的干涉結構和條紋斜率提取結果（圖/中國科學院聲學研究所）
參考文獻：
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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