CN105334508B

CN105334508B - 一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法

Info

Publication number: CN105334508B
Application number: CN201510616319.1A
Authority: CN
Inventors: 梅继丹; 孙大军; 兰华林; 朱英慧; 薛芙莲
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-10-03
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: CN105334508A

Abstract

本发明提供的是一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法。步骤1：对稀疏阵列多个阵元接收到的阵列信号做频域宽带波束形成处理；步骤2：利用步骤1得到的强干扰目标信号的方位θ_k进行栅瓣角预测；步骤3：根据步骤2得到的栅瓣角和各频点主瓣宽度进行各频点栅瓣起止范围解算；步骤4：根据步骤3得到的栅瓣范围计算栅瓣抑制权系数矩阵W_k；步骤5：利用步骤4得到的栅瓣抑制权系数矩阵W_k与步骤1得到的各频点的空间谱输出矩阵P对栅瓣进行抑制；步骤6：利用加法将步骤5中栅瓣抑制后的空间谱输出矩阵P_out相加进行宽带空间谱合成。本发明解决了一般等间距稀疏阵列所引起的宽带波束形成栅瓣影响问题。本发明应用于信号处理领域。

Description

一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法

技术领域

本发明涉及的是一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法。

背景技术

稀疏阵列是指在等间距线阵进行布阵时阵元间距不小于工作频段范围内最大频率值对应的半波长的阵列。阵列稀疏会使得波束形成结果出现栅瓣(副极大)是已经熟知的物理现象，对于单频信号来说的所形成的栅瓣强度与主瓣相同，会使波束形成测向结果出现方位模糊。宽带信号处理时由于频段范围内每个频点的栅瓣出现位置不同，而主瓣出现位置相同，因而对栅瓣有更好的抑制作用，这使得宽带波束形成结果合成时不会出现模糊，其在宽带单目标检测时阵稀疏的影响并不太明显，但当存在多个目标时强目标或强目标的栅瓣作用对弱目标检测的影响较大。

在水声阵列宽带信号处理中，只要布阵间距不满足对所有频点小于半波间距的要求，对于大于布阵间距所对应频率的频点在0～180°的测量区域范围内的波束输出就会出现栅瓣(副极大)，不同频率的栅瓣出现位置不同，而主瓣位置却相同，合成后的宽带波束形成结果会使得目标主瓣方向波束输出与栅瓣值相比仍然很突出，不会影响对该目标的检测，但在不同频率栅瓣的作用下，会使得栅瓣方位很大范围内的波束图背景升高，从而影响对背景升高方位附近的其它弱目标检测。这里给出了一种用于稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，该方法可以对测得主方位的强干扰目标所引起的栅瓣进行消减抑制，进而克服因栅瓣所引起的波束图背景升高而影响弱目标检测问题，提高强相干干扰下的弱目标检测能力。

经过文献检索发现，有下列文献对阵列宽带波束形成抗栅瓣影响问题进行了研究：

胡鹏，杨益新，杨士莪.基于线性预测的虚拟阵元波束形成.声学技术.2007，26(4)： 714-717页.(以下简称文献1)；

陈欢，杨德森，张揽月，郭小霞.基于遗传算法的声矢量阵虚拟阵元波束形成.信号处理.2009，25(10)：1498-1501页.(以下简称文献2)；

靳晓宁，王磊，孙长瑜.组合阵栅瓣抑制方法研究.微计算机应用.2011，32(5)：19-26 页.(以下简称文献3)；

文献1～2给出了一类抗阵稀疏引起的栅瓣影响的方法，这类方法通过虚拟阵元的模式降低阵列稀疏程度来抗阵稀疏引起的栅瓣影响，缺点是必须已知目标的大概方位，不适用于多目标检测。这类方法关注的是栅瓣对产生栅瓣的目标本身的检测和方位估计影响问题，而不是抗该目标引起的栅瓣对其它弱目标检测的影响问题，与本发明提出的方法在方法本身、技术手段以及针对要解决的问题上都有本质区别。

文献3给出的是一种利用不等间距组合阵列来抗阵稀疏引起的栅瓣影响的方法，需要对阵列的形状进行设计，不适用于一般等间距稀疏阵列情况，且方法抗栅瓣影响的性能主要由阵列形状决定。与本发明提出的方法在技术手段上有本质区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即适用于多目标又适用于一般等间距稀疏阵列的稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1：对稀疏阵列多个阵元接收到的阵列信号做频域宽带波束形成处理，得到强干扰目标信号的方位θ_k以及各频点的空间谱输出P(f_i,θ)，组合形成频率方位空间谱输出矩阵P；

步骤2：利用步骤1得到的强干扰目标信号的方位θ_k进行栅瓣角预测，得到各个频点的栅瓣角

步骤3：根据步骤2得到的栅瓣角和各频点主瓣宽度进行各频点栅瓣起止范围解算，给出栅瓣范围

步骤4：根据步骤3得到的栅瓣范围计算栅瓣抑制权系数矩阵W_k；

步骤5：利用步骤4得到的栅瓣抑制权系数矩阵W_k与步骤1得到的各频点的空间谱输出矩阵P对栅瓣进行抑制，得到栅瓣抑制后的空间谱输出矩阵P_out；

步骤6：利用加法将步骤5中栅瓣抑制后的空间谱输出矩阵P_out相加进行宽带空间谱合成得到栅瓣抑制后的宽带空间谱输出p_out(θ)。

为了解决一般等间距稀疏阵列所引起的宽带波束形成栅瓣影响问题，本发明针对现有的虚拟阵元方法不适用于多目标检测、组合阵栅瓣抑制方法不适用于一般等间距稀疏阵列情况的问题，提供了一种即适用于多目标又适用于一般等间距稀疏阵列的宽带波束形成栅瓣抑制方法。

本发明与之前栅瓣抑制方法的不同之处如下：

阵列信号处理中，阵稀疏会使得波束形成结果出现栅瓣，宽带波束形成由于不同频率栅瓣出现在不同的位置而对阵列稀疏有一定的容忍度，但会使得波束图背景升高从而降低强弱对比情况下对弱目标的检测能力。为了降低阵列稀疏对宽带波束形成结果的影响，给出了一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法。该方法可以对测得主方位的强干扰目标所引起的栅瓣进行消减抑制，进而克服因栅瓣所引起的波束图背景升高而影响弱目标检测问题，提高强相干干扰下的弱目标检测能力。

(1)传统的文献1、2中的虚拟阵元栅瓣抑制方法需要预知目标方位，且这类方法关注的是栅瓣对产生栅瓣的目标本身的检测和方位估计影响，而不是强目标的栅瓣对弱目标的检测和测量的影响。

(2)文献3给出的栅瓣抑制方法是通过对阵型进行不等间距组合设计实现的，这一类方法需要对阵列的基元布放形式做出改变，不适用于一般的等间接稀疏阵列栅瓣抑制问题。

(3)与虚拟阵元类栅瓣抑制方法相比，新方法针对的是强干扰目标引起的栅瓣对弱目标检测的影响问题，而虚拟阵元类方法关注的是栅瓣对产生该栅瓣的目标本身的检测和方位估计的影响，不适用于强弱目标对比的多目标情况。而在水声信号处理中，如何在强干扰目标环境下实现对弱目标的检测一直是难点和重点问题，因此本发明方法具有更好的实用性。

(4)与阵型设计类方法相比，本发明方法不需要改变阵列形式，是通过新的信号处理方法进行栅瓣抑制的，适用于任意等间距稀疏线阵，因此应用成本更低。而且等间距线阵是水声信号处理中最常用的阵列形式，因此容易得到更广泛的应用。

(5)与一些零陷类的干扰抑制方法相比，该方法没有明显的宽带应用角度盲区，不会影响到对特定角度的宽带目标检测。

附图说明

图1是具体实施方式一中阵列信号处理几何模型图；

图2是具体实施方式一中栅瓣抑制实现流程框图；

图3是具体实施方式一中栅瓣抑制处理方法流程图；

图4是具体实施方式二中单目标常规波束形成空间谱频率方位输出矩阵P图；

图5是具体实施方式五中单目标权矩阵W_k图；

图6是具体实施方式六中单目标栅瓣消减后空间谱频率方位输出矩阵P_out图；

图7是仿真实验中单目标栅瓣消减前后宽带波束图对比图；

图8是仿真实验中多目标常规波束形成空间谱频率方位输出矩阵P图；

图9是仿真实验中多目标权矩阵W_k图；

图10是仿真实验中多目标栅瓣消减后空间谱频率方位输出矩阵P_out图；

图11是仿真实验中多目标宽带波束图对比图。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细的描述。

1、具体实施方式一：本实施方式结合图2和图3描述具体实现过程如下：一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，它按以下步骤实现：

步骤1：对稀疏阵列多个阵元接收到的阵列信号做频域宽带波束形成处理，得到强干扰目标信号的方位θ_k以及各频点的空间谱输出P(f_i,θ)，组合形成空间谱输出矩阵P；具体的频域宽带波束形成过程如图3中左侧虚线框中所示。

下面结合本发明的算法流程图3对本发明做更详细地描述。按照图1所示的几何关系建立数学模型，将一个M元阵列在t时刻的阵列输出表示为如下形式：

其中各项变量定义如下：

S(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_k(t)]^T：源信号矢量；k：测量空间内的目标个数；

N(t)＝[n₁(t)，n₂(t)，…，n_M(t)]^T：阵列接收到的噪声矢量；

A(θ)＝[a(θ₁)，a(θ₂)，…，a(θ_k)]：阵列的信号方向矩阵；

阵列波束形成导向矢量；

β_k＝2πdcosθ_k/λ；

考虑一个目标的情况，则可以简化为：

X(t)＝[x₁(t)，x₂(t)，…，x_M(t)]^T＝a(θ_s)S(t)+N(t) (2)

M元均匀直线阵的归一化指向性函数为：

它是一个周期函数，当πdcosθ/λ＝±mπ，(m＝0,1,2…)时取得极大值，由此可以得到极大值的位置为：

cosθ＝±mλ/d,m＝0,1,2,… (4)

当m＝0时为主极大值，其余位置为栅瓣值(副极大值)。当栅瓣出现在观测区域内时，声压阵对单频信号的测量会出现测向模糊现象(主极大和副极大值相等)。对于观测范围为 0～180°时，布阵的阵元间距d大于半波间距λ/2时观测区域内就会出现栅瓣。宽带阵列信号处理时，对于单个目标来说，由于各频点栅瓣出现的角度位置不同而主瓣出现的角度位置始终相同，会使得在宽带合成后的空间谱输出图中仍能准确分辩出该目标的方位，不会因栅瓣的存在而引起测向模糊，因此对单目标测向的影响较小，但是栅瓣会使得合成后栅瓣所在角度区域的波束形成旁瓣升高，这会影响到对其它在该方位区域内的弱目标检测。

一般阵元域加权波束输出可以表示为：

y(t)＝W^HX(t) (5)

式中，W^H(θ)＝[ω₁(θ),ω₂(θ),…,ω_M(θ)]^T为波束形成权矢量，ω_i(θ)为第i号阵元的加权系数。θ是波束的指向角，权向量的模表示对阵元输出信号的幅度加权，相角表示对阵元输出信号的相位延迟。此时波束形成输出的平均功率或称空间谱可表示为：

P(θ)＝E[|y(t)|²]＝W^HE(X(t)X^H(t))W＝W^HRW (6)

式中，R＝E(X(t)X(t)^H)是声矢量阵列协方差矩阵，E[·]表示求数学平均，对于窄带信号常规波束形成的权向量和方位谱公式如下：

W(θ)＝a(θ) (7)

P(θ)＝a(θ)^HRa(θ) (8)

在被动测量过程中处理的目标信号往往是宽信号，处理宽带信号可以获得较窄带信号更为丰富的目标信息。宽带波束形成需将信号分为若干窄带信号进行子带处理，可通过FFT实现。假设FFT分解中分解为L个子带，第i个子带的波束形成权矢量可表示为：

W(f_i,θ)＝a(f_i,θ) (9)

第i个子带的波束输出的能量：

P(f_i,θ)＝a(f_i,θ)^HR(f_i)a(f_i,θ) (10)

式中，R(f_i)＝E(X(f_i)X(f_i)^H)，为频率fi的互谱密度矩阵，E[·]为求N次数学平均，N 为观测时间内的独立快拍数，平均相当于是一个时间上的积分，可以提高互谱密度矩阵R的估计精度和稳定度。X(f_i)＝[X₁(f_i),X₂(f_i)…X_M(f_i)]^T，为各阵元接收信号在频率f_i处的频谱值。把每个子带的能量累加就得到了宽带波束输出：

本发明给出的宽带波束形成栅瓣抑制方法是指在测得主宽带干扰方位的条件下，对其各频点栅瓣出现的位置及宽度根据理论进行预测，如果预测结果在观测角度区域范围内，则根据预测结果对每个频点的波束输出会出现栅瓣的方位附近位置进行加权消减，以去除由于阵稀疏所带来的栅瓣的影响。

2、具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：如图4所示，首先，对接收到的阵列信号进行FFT(快速傅里叶变换转换)，转换为频域信号，对频域信号工作频段带宽B范围内各个频点信号分别进行常规波束形成，得到各频点的空间谱输出P(f_i,θ)：

P(f_i,θ)＝a(f_i,θ)^HR(f_i)a(f_i,θ) (12)

B为信号频带，B＝f_h-f_l，f_l为工作频段下限频率，f_h为工作频段上限频率，f_i为FFT变换对于信号频带B内的第i个频率，i＝1,2…L，L为信号带宽B内FFT对应的子带个数， L＝B/Δf，B为信号带宽，Δf为FFT计算时的频率分辨率，f_l≤f_i≤f_h，a(f_i,θ)为频率f_i对应的导向矢量，H表示求共轭转置，θ为0～180°的方位角度，R(f_i)＝E(X(f_i)X(f_i)^H)，为频率f_i的互谱密度矩阵，把各频点的空间谱输出累加得到宽带波束输出空间谱P(θ)：

对P(θ)取最大值，找到最大值对应的角度即为强干扰目标信号的方位θk；

将L个子带的常规波束输出P(f_i,θ)写成频率方位矩阵形式，表达式如下：

P＝[p(f₁,θ),p(f₂,θ),…,p(f_L,θ)]^T (12)

需要注意的是FFT的频率分辨率要满足阵列信号处理的窄带条件，以满足可以利用中心频率来对其进行近似处理。阵列信号处理中的窄带信号和时域信号的窄带定义是略有不同的，阵列信号处理中的窄带信号的含义是指空间信号带宽的倒数(即空间信号的等效时宽)远小于信号的波前跨越阵列最大口径所需要的时间，以保证阵列所有阵元“几乎同时”接收到该信号波前。由此得到窄带条件为：

式中D为阵列的最大口径，C为声速度，B为窄带信号处理带宽。可将L个子带的常规波束输出写成频率方位矩阵形式，表达式如下：

P＝[p(f₁,θ),p(f₂,θ),…,p(f_L,θ)]^T (14)

将其行向量求和即得到了公式(13)所述的常规宽带波束形成空间谱输出p(θ)。图3中Max 表示取极大值，对宽带波束形成空间谱输出结果p(θ)进行峰选取极大值可以得到强干扰目标方位θ_k。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

3、具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤2具体计算方式如下：

若主瓣方位为θ_k，则各频率栅瓣出现的位置计算公式为：

其中，m为栅瓣对应的序号，取正整数，λ_i＝C/f_i，λ_i为频率f_i对应的波长，C为声速，d为阵列的阵元间距，当m＝0时对应的角度为主极大位置，即目标所在方位，其它测量区域范围内的整数m对应的角度位置都为栅瓣位置，在测量区域内可能存在多个栅瓣，具体个数由这个条件约束，m的取值不能使对应值超出这个范围，除了0值以外，有几个满足要求的m即有几个与之对应的栅瓣。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

4、具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤3具体为：

对于声压阵来说单频信号的栅瓣宽度与主瓣宽度完全相等，因此，可以由主瓣宽度的计算公式来确定栅瓣宽度，对于等间距线阵，频率为f_i的信号形成的零点主瓣宽度Δθ_k(或称零点束宽)的半束宽对应的计算公式为：

Δθ_k＝arcsin(λ_i/Md) (16)

即sin(Δθ_k)＝λ_i/Md，M为阵元个数，栅瓣角则其对应形成的栅瓣起止范围的计算公式为：

为栅瓣对应的左侧范围起点，为栅瓣对应的右侧范围终点。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

5、具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤4具体为：

图3中PRE表示预测，包括对栅瓣出现方位及宽度的预测，要根据预测得到的栅瓣角度和宽带范围来解算权值。权值解算具体的做法如下：

如图5所示，首先，设计加权矩阵，预设一个L×θ_M维的权值矩阵W_k，L为带宽内傅里叶变换对应的子带个数，θ_M为波束扫描方位个数，权值矩阵中的每个位置的元素与各频点的空间谱输出矩阵P的频率方位输出值一一对应，根据栅瓣出现的位置及宽度将非栅瓣出现区域位置权值设为“1”，为等强度加权，而对测量区域内栅瓣宽度范围内的点进行相应的衰减加权，设衰减系数为g，g的取值范围为0≤g≤1，极限情况下可取“0”，对g取对数所对应的负值是衰减的分贝数，例如g值为0.1，则相应的栅瓣宽度内波束形成空间谱输出强度衰减 10dB。当有多个栅瓣时要将多个栅瓣位置附近栅瓣宽度范围内的权值进行相应的调整进行栅瓣消减，将栅瓣抑制权值W_k写作如下矩阵模式：

注意，这里的权W_k指的并不是阵元域权值，它是用于直接对波束形成空间谱输出值进行加权的权值。频率点f_i的加权系数向量为向量中范围内位置的加权数值置为g，其余位置值对应为“1”。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

6、具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：

所述步骤5具体为：

如图6所示，将栅瓣抑制权系数矩阵W_k与空间谱输出矩阵P进行对应点相乘，得到栅瓣抑制后的空间谱输出矩阵P_out，具体计算公式如下：

P_out＝[p_out(f₁,θ),p_out(f₂,θ),…,p_out(f_L,θ)]^T＝P·W_k (20)

其中，所述P_out(f_i,θ)＝P(f_i,θ)·w'(f_i,θ)。

注意：二者为点乘关系，而不是矩阵相乘。

其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

7、具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：

所述步骤6中将行向量加权求和，即可得到栅瓣抑制后的宽带波束形成空间谱输出 p_out(θ)的结果：

其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

仿真实验：

图4至图7是单目标情况下常规宽带波束形成和本发明提出方法的性能比较。条件：32 元阵，设阵元间距为4m(187.5Hz半波间距)，工作频带为100～500Hz，FFT频率分辨率为 1Hz，积分时间5s，目标方位30°，信噪比0dB。以常规波束形成为基础对比分析栅瓣消减前后的波束形成输出结果。图4和图6。是单目标情况下栅瓣抑制前后宽带波束形成输出P矩阵结果。由图4可以看到随着频率的增高波束主瓣不断变窄。宽带波束图即为这些频率空间谱的能量叠加。4m间距对于187.5Hz以上的频率来说即为稀疏阵，就有可能出现栅瓣。因此在图中可以看到在高于一定频率后出现了栅瓣现象。图7中，合成后的宽带波束输出图在栅瓣出现的角度范围内波束图背景也升高了，这会影响到对弱目标的检测。在得知目标方位后可以根据理论计算出栅瓣出现的位置及栅瓣主瓣宽度，然后计算得到权值，由各个频段的权值构成的矩阵结果如图5，除了栅瓣位置主瓣宽度范围置“0”外其余权值置“1”，对图4加权后得到图6，将图6所有频率波束输出求和即得到了图7中的“.”结果，为去除了栅瓣影响的波束输出结果。图7中去除栅瓣影响后波束输出背景明显降低了。

图8至图11是多目标情况下常规波束形成和本发明提出方法的性能比较。条件：阵型带宽等基本条件同上，设有三个目标，强连续谱目标1方位30°，信噪比0dB，弱连续谱目标2 方位90°，信噪比-20dB，线谱目标3方位110°，频率200Hz，带内信噪比-20dB。以常规波束形成为基础对比分析栅瓣消减前后的波束形成输出结果。如图11在对干扰进行栅瓣消减后明显的改善了对两个低信噪比目标的检测能力。方法对于连续谱目标适用，对于大多数线谱目标的检测没有影响，除了一些特殊的线谱其频率和方位所在的二维位置刚好位于宽带强干扰的栅瓣位置附近(主宽度内)，此时线谱目标将会被屏蔽，对于大多数运动目标来说这是一个小概率现象，即使某些特殊时刻出现上述掩盖现象随着目标的运动走出该区域后仍可以正确检测。也可以通过调节加权系数g值大小，采用非零加权的方式会使一些较强的线谱目标突出出来。

Claims

1.一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于所述步骤1具体为：

首先，对接收到的阵列信号进行FFT，转换为频域信号，对频域信号工作频段带宽B范围内各个频点信号分别进行常规波束形成，得到各频点的空间谱输出P(f_i,θ)：

P(f_i,θ)＝a(f_i,θ)^HR(f_i)a(f_i,θ)

B为信号频带，B＝f_h-f_l，f_l为工作频段下限频率，f_h为工作频段上限频率，f_i为FFT变换对于信号频带B内的第i个频率，i＝1,2…L，L为信号带宽B内FFT对应的子带个数，L＝B/Δf，B为信号带宽，Δf为FFT计算时的频率分辨率，f_l≤f_i≤f_h，a(f_i,θ)为频率f_i对应的导向矢量，H表示求共轭转置，θ为0～180°的方位角度，R(f_i)＝E(X(f_i)X(f_i)^H)，为频率f_i的互谱密度矩阵，把各频点的空间谱输出累加得到宽带波束输出空间谱P(θ)：

将L个子带的各频点的空间谱输出P(f_i,θ)写成频率方位空间谱输出矩阵形式，表达式如下：

P＝[p(f₁,θ),p(f₂,θ),…,p(f_L,θ)]^T。

3.根据权利要求1所述的稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于所述步骤2具体计算方式如下：

若强干扰目标信号的方位θ_k，则各频率栅瓣出现的位置计算公式为：

其中，m为栅瓣对应的序号，取正整数，λ_i＝C/f_i，λ_i为频率f_i对应的波长，C为声速，d为阵列的阵元间距。

4.根据权利要求1所述的一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于所述步骤3具体为：

由主瓣宽度的计算公式来确定栅瓣宽度，对于等间距线阵，频率为f_i的信号形成的零点主瓣宽度Δθ_k的半束宽对应的计算公式为：

Δθ_k＝arcsin(λ_i/Md)

为栅瓣对应的靠近0°角度范围起点，为栅瓣对应的靠近180°角度范围终点。

5.根据权利要求4所述的稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于所述步骤4具体为：

首先，设计加权矩阵，预设一个L×θ_M维的权值矩阵W_k，L为带宽内傅里叶变换对应的子带个数，θ_M为波束扫描方位个数，权值矩阵中的每个位置的元素与各频点的空间谱输出矩阵P的频率方位输出值一一对应，根据栅瓣出现的位置及宽度将非栅瓣出现区域位置权值设为“1”，为等强度加权，而对测量区域内栅瓣宽度范围内的点进行相应的衰减加权，设衰减系数为g，g的取值范围为0≤g＜1，最小可取“0”，g取对数所对应的负值是衰减的分贝数，当有多个栅瓣时要将多个栅瓣位置附近栅瓣宽度范围内的权值进行相应的调整进行栅瓣消减，将栅瓣抑制权值W_k写作如下矩阵模式：

频率点f_i的加权系数向量为向量中范围内位置的衰减系数为g，其余位置值对应为“1”。

6.根据权利要求1所述的稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于所述步骤5具体为：

将栅瓣抑制权系数矩阵W_k与空间谱输出矩阵P进行对应点相乘，得到栅瓣抑制后的空间谱输出矩阵P_out，具体计算公式如下：

P_out＝[p_out(f₁,θ),p_out(f₂,θ),…,p_out(f_L,θ)]^T＝P·W_k

其中，所述P_out(f_i,θ)＝P(f_i,θ)·w'(f_i,θ)，为对各频点的空间谱输出P(f_i,θ)进行加权后得到的各频点加权空间谱输出，“·”表示点乘。

7.根据权利要求1所述的一种稀疏阵列宽带波束形成的栅瓣抑制方法，其特征在于所述步骤6中将行向量加权求和，得到栅瓣抑制后的宽带波束形成空间谱输出p_out(θ)的结果：