CN114791590A - 横摇补偿波束生成方法、装置、电路和系统 - Google Patents

横摇补偿波束生成方法、装置、电路和系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种横摇补偿波束生成方法、装置、电路和系统，用以解决横摇补偿波束生成效率低的问题。本申请提供的方案包括：向待探测区域发送探测信号；获取探测回波矩阵；根据预存储的横摇关联关系对I个二进制数字量并行执行检索，以得到I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组；基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与M个探测波束的对应关系生成接收时刻对应的待探测区域的横摇补偿波束。

Description

横摇补偿波束生成方法、装置、电路和系统
技术领域
本申请涉及无线电测量领域，尤其涉及一种横摇补偿波束生成方法、装置、电路和系统。
背景技术
在无线电测量领域，可以通过向待探测区域发送探测波束，并接收回波的方式来分析待探测区域的地形地貌。以海底探测为例，可以通过测量船承载探测设备，以对海洋的待探测区域执行探测波束的发送与接收。
受环境因素影响，探测设备在海面上往往难以静止，通常会发生摇摆倾斜，其中，横摇对探测结果的影响较大。为提高探测结果的准确性，可以基于横摇角度对回波进行补偿。
在实际应用中，接收到的回波由数据点组成，其数据量庞大，这就使得横摇补偿所需的计算量庞大，从而难以实时地对接收到的回波执行补偿。
如何提高横摇补偿波束生成效率，是本申请所要解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种横摇补偿波束生成方法、装置、电路和系统，用以解决横摇补偿波束生成效率低的问题。
第一方面，提供了一种横摇补偿波束生成方法，包括：
向待探测区域发送探测信号，所述探测信号包括M个探测波束，其中，M为正整数；
获取探测回波矩阵，所述探测回波矩阵包括接收阵列中的I个阵元在同一接收时刻分别接收到的回波信号，所述回波信号是所述待探测区域基于所述探测信号反射的，其中，I为正整数；
将所述探测回波矩阵处理为与所述I个阵元一一对应的I个二进制数字量；
根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索，以得到所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
第二方面，提供了一种横摇补偿波束生成电路，其特征在于，包括：
与接收阵列中的I个阵元分别对应连接的I个模数转换器ADC，用于接收回波信号，所述回波信号是待探测区域基于探测信号反射的，其中，任一模数转换器用于将对应阵元接收到的回波信号处理为二进制数字量，其中，所述探测信号包括M个探测波束，M为正整数；
存储单元，所述存储单元包括与所述I个模数转换器一一对应连接的I个存储模块，用于根据预存储的横摇关联关系和输入的二进制数字量中的每一位数值输出对应的补偿中间值组，其中，输出的任一补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述存储模块预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
第一求和器组，包括与所述M个探测波束一一对应的M个第一求和器，任一所述第一求和器与所述I个存储模块通信连接以接收对应的探测波束的补偿中间值，并对接收到的补偿中间值执行求和以得到与所述M个探测波束一一对应的第一求和值；
移位寄存器组，包括与所述M个第一求和器一一对应连接的M个移位寄存器，所述移位寄存器用于接收对应的第一求和器输出的第一求和值，并基于预设移位规则对接收到的第一求和值执行移位，以得到移位寄存值；
第二求和器组，包括与M个移位寄存器一一对应连接的M个第二求和器，任一所述第二求和器用于接收对应的移位寄存器输出的移位寄存值，并根据接收到的移位寄存值执行求和以得到与所述M个探测波束一一对应的第二求和值，所述第二求和值用于生成所述待探测区域的横摇补偿波束。
第三方面，提供了一种横摇补偿波束生成装置，包括：
发送模块，向待探测区域发送探测信号，所述探测信号包括M个探测波束，其中，M为正整数；
获取模块，获取探测回波矩阵，所述探测回波矩阵包括接收阵列中的I个阵元在同一接收时刻分别接收到的回波信号，所述回波信号是所述待探测区域基于所述探测信号反射的，其中，I为正整数；
处理模块，将所述探测回波矩阵处理为与所述I个阵元一一对应的I个二进制数字量；
检索模块，根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索，以得到所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的多个补偿中间值，其中，所述预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
生成模块，基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
第四方面，提供了一种横摇补偿波束生成系统，包括：
如第三方面所述的横摇补偿波束生成装置；
与所述横摇补偿波束生成装置通信连接的接收阵列，所述接收阵列包括I个阵元，用于接收回波信号并发送至所述横摇补偿波束生成装置，其中，所述回波信号是待探测区域基于探测信号反射的。
第五方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现如第一方面的方法的步骤。
第六方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的方法的步骤。
在本申请实施例中，通过向待探测区域发送探测信号；获取探测回波矩阵；根据预存储的横摇关联关系对I个二进制数字量并行执行检索，以得到I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组；基于得到的补偿中间值组中的各个补偿中间值与M个探测波束的对应关系生成接收时刻对应的待探测区域的横摇补偿波束。本申请实施例的方案，将探测回波矩阵处理为二进制数字量，并基于其中的每一位数值执行检索以确定补偿中间值，能高效确定横摇的补偿中间值，进而基于补偿中间值生成横摇补偿波束，有效提高横摇补偿波束生成效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1a是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的流程示意图之一；
图1b是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的逻辑示意图之一；
图1c是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的横摇场景示意图；
图2是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的流程示意图之二；
图3是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的流程示意图之三；
图4a是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的流程示意图之四；
图4b是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的逻辑示意图之二；
图4c是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的应用场景与生成波形的对应关系示意图；
图4d是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成方法的基于多个接收时刻表达探测结果的示意图；
图5a是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成电路的电路结构示意图；
图5b是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成电路的逻辑示意图；
图6是基于本申请的一个实施例横摇补偿波束生成电路生成横摇补偿波束的流程示意图；
图7是本申请的一个实施例包含多个存储单元的横摇补偿波束生成电路的逻辑示意图；
图8是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成装置的结构示意图；
图9是本申请的一个实施例横摇补偿波束生成系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请中附图编号仅用于区分方案中的各个步骤，不用于限定各个步骤的执行顺序，具体执行顺序以说明书中描述为准。
为了解决现有技术中存在的问题，本申请实施例提供一种横摇补偿波束生成方法，如图1a所示，包括以下步骤：
S11：向待探测区域发送探测信号，所述探测信号包括M个探测波束，其中，M为正整数。
其中，探测信号可以是由发射阵列F执行发射的。根据波干涉原理，多波束声呐发射阵列F具体可以由多个阵元组成，依托发射信号F(t)形成固定形状的全向发射波束向海底发射声能量，幅值归一化发射信号F(t)，可以使用CW或chirp信号，波速表示为v，波长表示为λ。
其中，探测信号中的探测波束的数量为正整数M，例如取值可以是256、512、1024等。假设波束开角θw，可确定波束开角分辨率△θw=θw/M，也可确定波束最小角度θmin=90°-θw/2以及波束最大角度θmax=90°+θw/2。本方案中，以θm表征位于波束最小角度θmin与波束最大角度θmax之间的任意某个角度，在离散信号处理时可以将θm离散处理，θm=θmin+m·△θw，{m|m∈0,1,…,M-1,m为正整数}；m为波束方向索引。
S12：获取探测回波矩阵，所述探测回波矩阵包括接收阵列中的I个阵元在同一接收时刻分别接收到的回波信号，所述回波信号是所述待探测区域基于所述探测信号反射的，其中，I为正整数。
回波矩阵具体可以是由接收阵列Z执行接收的。接收阵列Z中的阵元总数为正整数I。具体的，可以用i{i|i∈0,1,2,…,I-1,I为正整数}表征编号0~I-1之间的任意某阵元，i为阵元标识。相邻阵元间相位差为
Figure 439116DEST_PATH_IMAGE001
其中，可以取d=λ/2以避免解算相位模糊，得
Figure 227205DEST_PATH_IMAGE002
。在实际应用中，阵元数量I与主瓣波束-3dB开角成反比。
在执行探测时，发射阵列F在0时刻输出发射信号F(t)，在测量时间段0~T（0~T时间段又称ping，慢时间）内以△t为时间间隔（可以称为时间片，快时间）对接收阵列Z的I个阵元进行并行时域采样形成回波信号矩阵SI×T。t时刻i阵元接收回波S(i,t)=si,tF(t)，其中，si,t表征有噪回波幅值。
S13：将所述探测回波矩阵处理为与所述I个阵元一一对应的I个二进制数字量。
在本步骤中，将接收时刻t获取的探测回波矩阵[s0,t,..., sI-1,t]T中的有噪回波幅值si,t处理为二进制位和的形式。举例而言，si,t位宽为Ws+1，用si,t[v]表示si,t各二进制位数值，si,t=
Figure 23123DEST_PATH_IMAGE003
；v={v|v∈0,1,…,Ws,v为正整数}；显然，基于二进制规则，si,t[v]取值为0或1。
通过二进制变换，上述探测回波矩阵经处理后输出的接收时刻t的I路二进制数字量可以表示为下式（1-1）：
Figure 104211DEST_PATH_IMAGE004
=
Figure 579055DEST_PATH_IMAGE005
（1-1）
假设接收阵列中的I个阵元为I路模拟数字转换器（Analog-to-digitalconverter，ADC），如图1b所示，由I路ADC将接收到的探测回波矩阵处理为I路二进制数字量，并传输至处理器执行后续处理步骤。
S14：根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索，以得到所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带阵元标识、横摇角度和回波接收角度。
为清楚地阐述本方案中有关于横摇补偿的相关内容，首先对不执行横摇补偿的波束生成方式进行简述。在不执行横摇补偿的情况下，生成探测波形的过程可以视为根据接收阵列Z接收到的不同方向θm的回波形成各向回波幅度B(
Figure 466109DEST_PATH_IMAGE006
,t)=
Figure 116533DEST_PATH_IMAGE007
，离散时间处理后，t为时间索引。
基于各向回波幅度，构成各向回波幅度矩阵BM×T=AM×ISI×T，如下式（1-2）：
Figure 869987DEST_PATH_IMAGE008
=
Figure 566548DEST_PATH_IMAGE009
（1-2）
参见图1c，横摇是指以船舶重心所在的前后轴线(纵轴线)为中心的回转摇晃，所有船只都有自己的固定横摇周期(由船型、质量分布所决定)。探测船只搭载的探测设备在横摇的影响下，由于发射探测波束与接收探测回波的姿态不一致，从而会导致生成的探测波束不准确。比如说，执行探测时船舶处于水平状态，探测的角度如图1c中的A~B所示。而如果发生了横摇，探测的角度则从A~B变为A’~B’。由此可见，船舶的横摇显然会影响探测准确性。为了提高生成的探测波束的准确性，则需要根据探测设备的横摇姿态对接收到的探测回波进行横摇补偿。
在实际应用中，探测船只可以配置姿态设备，用以监测探测船只的横摇角度θk，用以实时补偿姿态变化带来的波束覆盖范围偏移。在基于横摇角度执行补偿时，需要计算含有三角函数乘法的
Figure 726134DEST_PATH_IMAGE010
，计算量庞大，如直接计算往往难以达到实时生成探测波形的效果。这是由于计算横摇补偿需要耗费较多的时间，无法实时地对探测回波实现横摇补偿。
对此，本申请实施例提供的方案预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址包括有阵元标识i、横摇角度θk和回波接收角度θm。在实际应用中，由姿态设备周期性获取横摇角度，并基于获取到的横摇角度枚举计算出各个阵元在该横摇角度下可接收到的各回波接收角度对应的补偿中间值
Figure 762223DEST_PATH_IMAGE010
，其中，j为虚数单位。并将计算得到的补偿中间值以补偿中间值组的形式进行存储，其中，任一补偿中间值组包括与M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，这些补偿中间值具体可以基于回波接收角度与上述探测波束一一对应。基于预先存储的横摇关联关系，在本步骤中可以根据阵元标识i、横摇角度θk和回波接收角度θm直接检索确定出对应的补偿中间值组，无需执行包含三角函数的计算，显著缩短处理时长。
本步骤中，对于任一个二进制数数字量中的一位数值，都能获取到对应的一个补偿中间值组，而这一个补偿中间值组中包含有M个补偿中间值。由于二进制数字量有I个，在实际执行过程中，I个二进制数字量可以并行获取分别对应的补偿中间值组，又因为每个补偿中间值组中包含有M个补偿中间值，所以对于任一位可以获取到M×I个补偿中间值。对I个二进制数字量中的每一位顺次执行检索，即可得到与I个二进制数量中每一位数值分别对应的补偿中间值。
另外，姿态设备可以基于预设时长，周期性测量横摇角度，并周期性计算补偿中间值并更新存储的横摇关联关系。在实际应用中，探测船只的横摇具有连续性，在较短的时间内，可以视为横摇角度是一个值。
可选的，上述横摇关联关系还与测量时段相匹配，测量时段表明了匹配的横摇关联关系适用于哪段时间。进而在执行检索时，可以根据探测回波矩阵的接收时刻确定适用的横摇关联关系，进而检索到相匹配的补偿中间值。
S15：基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
其中，对于第i个二进制数字量中的某一位数值对应的补偿中间值组，该补偿中间值组包括了M个补偿中间值，且M个补偿中间值与M个探测波束一一对应。具体而言，补偿中间值的回波接收角度与探测波束的发射角度相对应。
本步骤中，基于上述步骤中得到的补偿中间值，对各向回波进行横摇补偿。具体的，可以根据回波的角度和对应的幅度生成接收时刻对应的横摇补偿波束。例如，构建横坐标为角度θm，纵坐标为幅度B(θm,t)的横摇补偿波束，其中，t为接收时刻。根据上述步骤获取的多个补偿中间值分别对各个角度的波束执行补偿。由于本方案中通过二进制数字量表达探测回波矩阵中的值，进而基于二进制数字量中各位的0/1执行检索，以快速得到对应的补偿中间值，进而基于横摇补偿后的补偿中间值生成横摇补偿波束。
在实际应用中，可以基于预设时间间隔周期性执行探测，即周期性发送探测信号并接收探测回波矩阵，以及通过本申请实施例提供的方案生成与接收时刻对应的横摇补偿波束。这些基于接收时刻连续的多个横摇补偿波束可以进一步基于时间顺序执行组合与后续处理，从而生成待探测区域的相应波束，以表征待探测区域的地形结构。
本申请实施例提供的方案可以应用于多种场景中，具体而言，可以应用于带有横摇补偿、近场聚焦的多波束声呐系统或雷达系统。如果接收基阵的姿态在测量的过程中会发生变化，则可以应用本申请实施例提供的方案执行补偿，以提高生成波束的准确性和效率。
其中，应用近场聚焦的场景可以是对近场目标进行探测的场景，应用多波束声呐近场聚焦技术。近场聚焦的机理、数学表达形式类似，所以本申请实施例提供的方案可以通用于近场聚焦与横摇补偿的场景中。
基于上述实施例提供的方案，可选的，如图2所示，在上述步骤S14之前，还包括：
S21：获取所述接收时刻的所述接收阵列所处的横摇角度。
在本实例中，横摇角度表示为θk。该横摇角度可以由设置于探测船只上的姿态设备采集，其中，探测船只上的姿态设备与接收阵列之间的相对位置固定，基于此，姿态设备采集到的横摇角度能够表达接收阵列所处的横摇角度。
S22：基于所述接收阵列所处的横摇角度，确定所述I个阵元中每个阵元可接收到回波的多个回波接收角度。
对于I个阵元中的任一个阵元i，可接收到回波的回波接收接收角度往往有多个。举例而言，回波接收角度可以与阵元可接收回波的开角以及接收精度有关。或者，回波接收角度可以与探测信号中M个探测波束的发射角度有关。
例如，在本实施例中，共发射1024个探测波束，阵元i可接收到回波的回波接收角度为θm，其中，m为波束方向索引，用于标识区分1024个探测波束。在实际应用中，m∈0,1,…,M-1，其中，m为正整数。即在本例中，m的取值为大于等于0且小于等于1023的整数。
S23：确定所述I个阵元中每个阵元可接收到回波的多个回波接收角度在所述接收阵列所处的横摇角度下的补偿中间值。
在本方案中，补偿中间值具体为
Figure 919535DEST_PATH_IMAGE010
。其中，i为阵元标识，θm为回波接收角度，θk为横摇角度，j为虚数单位。对于一个接收时刻t，横摇角度θk为定值，即在同一时刻，各个阵元所处的横摇角度相同。在本步骤中，枚举I个阵元中的每一个阵元，分别确定每个阵元在M个回波接收角度对应的补偿中间值。比如说，当M为1024，且I为128时，对128个阵元逐一确定1024个回波接收角度对应的补偿中间值。
S24：将所述补偿中间值作为检索值，将所述补偿中间值对应的阵元标识、横摇角度和回波接收角度作为检索地址，生成所述横摇关联关系并存储。
在本步骤中，将检索值与检索地址进行关联存储，以便随时根据阵元标识、横摇角度和回波接收角度检索到相对应的补偿中间值。避免应用过程中对包含三角函数的数据进行重复计算，降低横摇补偿所需的处理性能。
基于上述实施例提供的方案，可选的，如图3所示，上述步骤S24，包括：
S31：将所述阵元标识作为存储空间地址，生成所述横摇角度对应的I个存储空间；
S32：将0和1分别作为存储空间内的页地址，将每个存储空间分为2页；
S33：将回波接收角度作为页内地址，将每个存储空间中的每页分为所述回波接收角度的数量个存储空间；
S34：将补偿中间值作为检索值，存储至对应的检索地址的存储空间内。
在部分应用场景中，阵元数量I的数值较大，这就导致检索值的数量较多。本申请实施例提供的方案将存储空间合理划分与配置，提高存储合理性，提高数据读取性能。
具体而言，按数值p将存储空间划分为2I/p个页和M个页内地址；数值I、数值M、数值p、页数量、页内地址数量、存储空间总数关系见表1所示，所需存储空间总数为p×2I/p×M，优选存储空间总数最小的配置。
表1 数值I、数值M、数值p、页数量、页内地址数量、存储空间总数关系
数值I 数值M 数值p 页数量 页内地址数量 存储空间总数
128 1024 128 2 1024 262144（256k）
128 1024 64 4 1024 262144（256k）
128 1024 32 16 1024 524288（512k）
128 1024 16 256 1024 4194304（4096k）
举例而言，假设Ws=11；按数值I=128、数值M=1024、数值p=128、页数量=2、页内地址数量=1024、存储空间总数=256k进行存储空间划分与配置，划分存储空间0~127，每个存储空间分为2页（页0~1），每页1024个页内地址（地址0~1023）。
基于上述实施例提供的方案，可选的，如图4a所示，上述步骤S15，包括：
S41：基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系执行求和，以得到与所述M个探测波束分别对应的第一求和值，其中，任一所述第一求和值为对应于相同探测波束的多个补偿中间值的和。
图4b示出了本方案的逻辑示意图，其中，假设I为128，相应的存储空间共有128个，分别以0~127表示。页数量为2，分别以0和1表示。页内地址数量为1024，分别以0~1023表示。基于此，对于I个二进制数量中的任一个二进制数字量中的任一位数值对应的补偿中间值组中包含有1024个补偿中间值，1024个补偿中间值对应于1024个探测波束。在本步骤中，如果第i个二进制数字量中的某一位数值是0，则可以取出i对应的存储空间的0页中的1024个补偿中间值，以作为该数值0对应的补偿中间值组。同理，如果二进制数字量中的某一位数值是1，则取出i对应的1页中的1024个补偿中间值。将对应于同一探测波束的值执行求和，如图4b中求和器组A所示的执行步骤。通过本步骤，可以将对应于M个探测波束分别执行对应求和，以得到1024个第一求和值，这些值可以记为y0[v],…,yM-1[v]。其中，求和器组A中的各个求和器可以并行执行求和，能够显著提高处理效率。
举例而言，基于图4b，对于ADC I-1输入的这一路数字量，假设第一位数值是“0”。由于ADC I-1对应的存储空间是“127:2k”，则从这一存储空间中取出“页0”中的1024个补偿中间值作为这一位数值对应的补偿中间值组。这1024个补偿中间值的地址分别是“地址0~地址1023”。上述1024个补偿中间值的地址表征了这些补偿中间值与各个探测波束的对应关系，基于这些地址分别将1024个补偿中间值输入至地址0~地址1024的求和器中。
相应的，本方案中二进制数字量一共有I路，每一路都并行执行上述步骤，从而图4b中的求和器组1中的任一个求和器中都输入了I个（本例中为128个）补偿中间值，输入至同一个求和器的补偿中间值对应于同一个探测波束，求和器对输入的I个补偿中间值求和即可得到对应于相同探测波束的一个第一求和值。在这一步骤中，并行的求和器总共有M个（本例中为1024个），这些求和器分别输出第一求和值，从而能够输出M个第一求和值。
S42：基于预设移位规则对M个所述第一求和值执行移位，以得到M个移位寄存值。
对于构造横摇补偿波束的点B(θm,t)，可以解析为下式（4-1）：
Figure 655454DEST_PATH_IMAGE011
=
Figure 821994DEST_PATH_IMAGE012
×
Figure 774906DEST_PATH_IMAGE013
+…+
Figure 40802DEST_PATH_IMAGE014
×
Figure 508693DEST_PATH_IMAGE015
（4-1）
另由于上述点 B(θm,t)中的m取值为0~M-1，因此构造横摇补偿波束所需的点可以表示为
Figure 151027DEST_PATH_IMAGE016
。
对于上述
Figure 725490DEST_PATH_IMAGE016
，可以等效变换为权值2Ws,…,20可以等效变换为权值与矩阵[y0[Ws],…,yM-1[Ws]]T,…,[y0[0],…,yM-1[0]]T与加权求和形式。如下式（4-2）所示：
Figure 490183DEST_PATH_IMAGE017
Figure 445370DEST_PATH_IMAGE018
+
Figure 953712DEST_PATH_IMAGE019
+…+
Figure 553320DEST_PATH_IMAGE020
（4-2）
上述式（4-2）中，各项值满足下式（4-3）：
Figure 990380DEST_PATH_IMAGE021
（4-3）
进一步的，基于上式（4-2），可以等效变换为下式（4-4）：
Figure 432863DEST_PATH_IMAGE022
（4-4）
上述式（4-4）中，各项值满足下式（4-5）：
Figure 479316DEST_PATH_IMAGE023
（4-5）
其中，[y0[v],…, yM-1[v]]T中，
Figure 199011DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]，值域[0,1]；在式（4-5）中，将2Ws×
Figure 305507DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]合并处理，值域[0, 2Ws]。
基于此，本步骤中的预设移位规则可以根据上式（4-4）确定。具体而言，基于式（4-4）中的
Figure 736750DEST_PATH_IMAGE024
,…
Figure 586895DEST_PATH_IMAGE025
与[y0[v],…,yM-1[v]]T乘法求和确定预设以为规则，即通过向右移位的方式实现除以2的计算效果，从而将乘法计算转化为移位求和操作，有效提高计算速度。
本实施例提供的方案中，本步骤可以由并行移位寄存器组执行，如图4b所示的并行移位运算器组。其中，多个并行移位运算器组并行执行移位运算，有效提高计算效率。可选的，本步骤也可以由乘法器组来执行。
可选的，基于本申请实施例提供的方案中的上述公式（4-4），可以构建地址分组检索装置及y0,…,yM-1=f(x0,…,xI-1)以快速求解
Figure 161096DEST_PATH_IMAGE016
。
具体而言，首先构建 y0,…,yM-1=f(x0,…,xI-1)数学模型。具体包括：
构建一组I维组合数值变量x0,…,xI-1，令x0,…,xI-1=s0,t[v],…,sI-1,t[v]；
构建一组M维组合数值变量y0,…,yM-1，令y0,…,yM-1=[y0[v]2Ws,…,yM-1[v]2Ws]T。
已知θk，已知确定映射f如下式（4-6）：
Figure 235231DEST_PATH_IMAGE026
（4-6）
然后，快速求解
Figure 324410DEST_PATH_IMAGE016
，具体包括：
①已知θk、已知Ws，枚举数值i、m，计算
Figure 915928DEST_PATH_IMAGE010
×2Ws。
②按x0,…,xI-1格式枚举数值az。
③联合枚举
Figure 908417DEST_PATH_IMAGE010
×2Ws与数值az，按已知确定上述映射f计算y0,…,yM-1并控制地址分组检索装置存储总计M个数值。
④需计算s0,t[Ws],…,sI-1,t[Ws]在映射f下[y0[Ws] 2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T时，可将s0,t[Ws],…,sI-1,t[Ws]给定地址分组检索装置地址端A，并在地址分组检索装置数据端D直接得到[y0[Ws] 2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T总计M个数值。
⑤重复④总计Ws+1次，给定s0,t[Ws],…,sI-1,t[Ws]，…，s0,t[0],…,sI-1,t[0]，获得[y0[Ws] 2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T，…，[y0[0] 2Ws,…,yM-1[0] 2Ws]T。
⑥按上述公式（4-4）求解，为提高运算效率，可以将乘法累加求和转化为移位累加求和操作。
S43：基于所述M个移位寄存值与所述M个探测波束的对应关系执行求和，以得到与所述M个探测波束分别对应的第二求和值。
本步骤中，基于上述移位寄存值与探测波束的对应关系执行求和，以得到M个探测波束分别对应的第二求和值。具体而言，如图4b所示的求和器组B所执行的步骤。其中，求和器组B中的各个求和器并行执行求和，以最终输出第二求和值，以构建
Figure 419033DEST_PATH_IMAGE027
。
S44：根据M个所述第二求和值确定所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
在本步骤中，基于接收时刻对应的各个探测波束的角度，生成以角度为横坐标，以对应的
Figure 261087DEST_PATH_IMAGE011
为幅值的波形。图4c示出了本方案的应用场景与生成波形的对应关系。假设执行主体是多波束声呐，通过发送探测波束以及接收回波，可以得到接收时刻t对应的各个点，即图4c下方所示的θ0、θ1……θk各个横坐标对应的纵坐标值。这些点可以用于构成接收时刻对应的待探测区域的横摇补偿波束。
进一步的，在实际应用中，可以基于时间连续执行探测波束的发送以及回波的接收，并生成基于接收时刻连续的多个波束，共同表征待探测区域的地形。如图4d所示，基于t、t+1、t+2……等接收时刻，基于时序可以将对应的横摇补偿波束组合为待探测区域对应的探测数据，用以表达待探测区域的地形探测结果。
可选的，在t时刻得到
Figure 390717DEST_PATH_IMAGE016
后，重复多次相同操作，在单ping（0~T时间段）内生成各向回波幅值矩阵
Figure 736247DEST_PATH_IMAGE028
=
Figure 388071DEST_PATH_IMAGE029
，随后，可以按BDI（Bearing Direction Indicator，转向指示器，适用于大倾角测量）方法和WMT（WeightedMean Time，加权平均时间，适用于垂直测量）处理矩阵BM×T，计算TOA和DOA，进一步完成海底跟踪、侧扫图、测深图构建过程，以实现对待探测区域的探测。
为了解决现有技术中存在的问题，本申请实施例还提供一种横摇补偿波束生成电路，如图5a所示，包括：
与接收阵列中的I个阵元分别对应连接的I个模数转换器ADC，用于接收回波信号，所述回波信号是待探测区域基于探测信号反射的回波矩阵，其中，任一模数转换器用于将对应阵元接收到的回波信号处理为二进制数字量，其中，所述探测信号包括M个探测波束，M为正整数；
存储单元，所述存储单元包括与所述I个模数转换器一一对应连接的I个存储模块，用于根据预存储的横摇关联关系和输入的二进制数字量中的每一位数值输出对应的补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述存储模块预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
第一求和器组，包括与所述M个探测波束一一对应的M个第一求和器，任一所述第一求和器与所述I个存储模块通信连接以接收对应的探测波束的补偿中间值，并对接收到的补偿中间值执行求和以得到与所述M个探测波束一一对应的第一求和值；
移位寄存器组，包括与所述M个第一求和器一一对应连接的M个移位寄存器，所述移位寄存器用于接收对应的第一求和器输出的第一求和值，并基于预设移位规则对接收到的第一求和值执行移位，以得到移位寄存值；
第二求和器组，包括与M个移位寄存器一一对应连接的M个第二求和器，任一所述第二求和器用于接收对应的移位寄存器输出的移位寄存值，并根据接收到的移位寄存值执行求和以得到与所述M个探测波束一一对应的第二求和值，所述第二求和值用于生成所述待探测区域的横摇补偿波束。
其中，存储单元、第一求和器组、移位寄存器组以及第二求和器组可以合并设置于处理器内。
为实现并行处理同时节约处理器引脚资源和时间，处理器可以通过I/Oc引脚产生控制脉冲控制多个ADC以频率为fsample=20MHz（采样+AD转换周期50ns）同时完成采样和模数转换，经处理器I/Q解调后，处理器并行获取总计I路数字量
Figure 248580DEST_PATH_IMAGE030
；处理器利用I个I/O接口，在Ws+1个控制脉冲边沿，50ns×(Ws+1)时间段内，按si,t[Ws],…,si,t[0]顺序串行输出t时刻I路数字量si,t，可以表示为下式（5-1）。
Figure 181901DEST_PATH_IMAGE004
=
Figure 647517DEST_PATH_IMAGE005
（5-1）
如图5b所示，第一求和器组在图中表示为求和器组1，第二求和器组在图中表示为求和器组2，存储单元在图中表示为存储空间，其中存储单元中包含多个存储空间分别以0~127表示。
可选的，求和器组1中每个求和器均相同，求和器组2中每个求和器均相同。
有关于求和器组1中的求和器与求和器组2中的求和器可以基于以下规则设定：
1、以处理器IP核给定的二值加法器为基础资源，利用多个该资源，设计树形加法结构，按并行多级（最少为1级）流水线实现1024个数值相加，可达到规定的时间要求。
2、设计多值加法器，一次性计算多值加法，进一步降低流水线级数，取得更快效果。
3、当处理器内部具有高速串行计算资源时，如DSP核内部的加法器，可结合串行和并行资源，综合设计规定时间要求的加法器。
本实例中的第一求和器组，可选的，包括地址0数值求和器~地址M-1（1023）数值求和器，总计M（1024）个求和器，每个求和器将存储空间中相同地址中存储的数值累加，比如，地址0求和器依据页选择结果，
对存储空间0~存储空间127中所有地址0中存储的数值累加，依此类推……地址123求和器依据页选择结果，对存储空间0~存储空间127中所有地址123中存储的数值累加。一次性完成公式7中大括号里面的所有计算，生成y0,…,yM-1。
可选的，本方案中的移位寄存器组也可以用乘法器组代替，为实现
Figure 499935DEST_PATH_IMAGE031
计算，可利用M个乘法器并行计算实现。为实现快速计算，可利用移位寄存器构造右移移位电路，实现等效的乘法计算，节约乘法器资源。
本申请实施例提供的移位寄存器组包括寄存器组0~寄存器组M-1，总计M个并行移位寄存器，每个移位寄存器位数按参量合并处理方法确定，比如，为16bit位宽数值，整数11bit+小数5bit。其中，右移移位电路由触发器构成。
本实例中的第二求和器组，可选的，包括y0[0]~y0[Ws]求和器~ yM-1[0]~yM-1[Ws]求和器，总计M（1024）个求和器，每个求和器将生成的[y0[Ws] 2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T，…，[y0[0] 2Ws,…,yM-1[0] 2Ws]T内部各项对应相加，得到
Figure 552467DEST_PATH_IMAGE016
。
进一步的，本申请中将
Figure 23900DEST_PATH_IMAGE016
执行等效变换。在执行等效变换之前，
Figure 344023DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]结果为小数，必须使用高位宽数值表示、存储以保证计算精度。而通过本申请执行等效变换后，2Ws×
Figure 367342DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]结果在保证计算精度下可根据2Ws值选择适当的低位宽数值表示、存储，能显著提升读取性能，方便表示与存储，降低对存储功能的需求。
举例而言，
Figure 77809DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]需用32bit位宽数值表示、存储；若Ws=11，211×
Figure 415250DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]值域[0,2048]，可用整数11bit+小数5bit，总计16bit位宽数值表示、存储。而通过本申请提供的方案，采用非高精度计算，进一步省略小数5bit，用11bit位宽整数数值表示、存储；大幅降低计算复杂度与存储空间。
在实际应用中，通过本申请上述实施例提供的参量合并处理方法，使2Ws×
Figure 419240DEST_PATH_IMAGE010
×si,t[v]值域[0,2048]，可用整数11bit+小数5bit，总计16bit位宽数值表示、存储。处理器存储空间要求为256k×16bit=4Mbit，常用处理器（如FPGA/CPLD/DSP）均可满足此要求。一种实例：xilinx公司Zynq-7045系列FPGA作为处理器，其内部具有BlockRAM为19.1Mbit。由此可见，本方案能有效降低硬件设备需求，从而将大量数据以合理形式存储，便于数据读取。在执行探测的过程中，通过读取预先存储的补偿中间值即可实现实时波形输出，显著降低波形生成所需的计算量。
为进一步说明本申请实施例提供的电路，下面结合实际参数进行说明。
在本实例中，在存储单元中，pg0~pg127具有存储空间页选择功能。举例而言，pg0~pg127为数值0（低电平）允许处理器访问存储空间页0；pg0~pg127为数值1（高电平）允许处理器访问存储空间页1。
初始写入时，处理器令pg0~pg127连接计算模块选择页0/1，以得到补偿中间值。处理器在存储空间0~127中页0内部地址0~1023全部写入数值0，页1内部地址0~1023写入数值见表2所示。
表2 存储空间0~127页1写入数值
Figure 551144DEST_PATH_IMAGE032
数值计算时，处理器令pg0~pg127连接I/O0~I/O127，进而接入s0,t[v],…,sI-1,t[v]，完成
Figure 748907DEST_PATH_IMAGE016
求解。
在波束形成所需耗时方面，本方案中将地址0~1023中数据访问方式设置为数组变量方式，处理器引用变量名称可直接访问地址0~1023并获取数据，所需时间可忽略不计。
将地址0~1023中数据访问方式构建为RAM访问读取方式，处理器单次读取周期TRD=4ns（处理器主频241MHz），处理器可对分块RAM采用并行读取方式，4ns内可同时读取存储空间0~127中地址0/地址1…/地址1023中的数据，总计耗时4ns×1024=4.096us时间完成全部数据读取。
在上述第一求和器组、第二求和器组以及移位寄存器组所需耗时方面，本方案为实现快速、并行数值加法计算，上述两种求和器组可以采用多层流水线结构按并行加法树方法构建，还可结合FPGA adder IP核实现或结合内部DSP提供的加法器资源组合实现快速求和操作。通过降低并行深度、增加存储资源等手段换取时间，可将处理时间限制在十几~几十纳秒以内。
在执行探测之前，首先对存储单元执行预存储，以便后续步骤中读取补偿中间值。
首先，处理器使pg0~pg127连接计算模块。然后，处理器设置存储空间保持写模式。接着，已知Ws，处理器获取姿态信息或近场聚焦信息，获取
Figure 890039DEST_PATH_IMAGE033
，枚举数值i、m，通过计算模块计算
Figure 981492DEST_PATH_IMAGE010
×2Ws；处理器按x0,…xI-1格式枚举数值az；处理器联合枚举
Figure 221980DEST_PATH_IMAGE010
×2Ws与数值az，通过计算模块按已知确定映射f计算y0,…yM-1并控制存储空间存储总计p×2I/p×M个数值。
上述预存储的数值在执行计算时，首先由处理器使pg0~pg127连接I/O0~I/O127，进而接入s0,t[v],…, sI-1,t[v]。然后，处理器设置存储空间保持读模式。
接着，计算s0,t[Ws],…,sI-1,t[Ws]映射f下[y0[Ws] 2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T时，可将s0,t[Ws],…,sI-1,t[Ws]给定存储空间地址端A，并在存储空间数据端D直接得到[y0[Ws]2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T总计M个数值。
随后，重复上述计算步骤总计Ws+1次，给定s0,t[Ws],…,sI-1,t[Ws]，…，s0,t[0],…,sI-1,t[0]，获得[y0[Ws] 2Ws,…,yM-1[Ws] 2Ws]T，…，[y0[0] 2Ws,…,yM-1[0] 2Ws]T。
按上述公式（4-4）求解，为提高运算效率，将乘法累加求和转化为移位累加求和操作。
基于本申请实施例提供的电路生成横摇补偿波束的流程如图6所示。本申请实施例提供的电路可以用于执行上述方法实施例所述的各个步骤。本申请实施例提供的电路，通过向待探测区域发送探测信号；获取探测回波矩阵；根据预存储的横摇关联关系对I个二进制数字量并行执行检索，以得到I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的多个补偿中间值组；基于补偿中间值组中的补偿中间值与M个探测波束的对应关系生成接收时刻对应的待探测区域的横摇补偿波束。本申请实施例的方案，将探测回波矩阵处理为二进制数字量，并基于其中的每一位数值执行检索以确定补偿中间值，能高效确定横摇的补偿中间值，进而基于补偿中间值生成横摇补偿波束，有效提高横摇补偿波束生成效率。
基于上述实施例提供的电路，如图7所示，所述存储单元的数量为多个，多个存储单元用于存储不同的横摇角度对应的横摇关联关系。
在图7中共有两个存储单元，分别是存储空间A和存储空间B，应理解的是，在实际应用中存储单元的数量还可以更多。在本实例中，为解决矩阵
Figure 748119DEST_PATH_IMAGE034
计算过程与
Figure 489679DEST_PATH_IMAGE016
计算过程不独立，效率低问题，本方案存储单元的数量为多个，使得矩阵
Figure 638900DEST_PATH_IMAGE034
计算过程与
Figure 50290DEST_PATH_IMAGE016
计算过程互相独立，进一步提高带有横摇补偿多波束声呐系统波束形成速度。
其中，本方案使用存储空间A和存储空间B实现矩阵
Figure 550542DEST_PATH_IMAGE034
计算过程与
Figure 534940DEST_PATH_IMAGE016
计算过程互相独立。具体的，处理器获取姿态信息或近场聚焦信息，存储空间A、存储空间B具有两种工作状态：初始写入状态和数值计算状态。存储空间A与存储空间B状态保持互斥。假定处理器获取姿态信息或近场聚焦信息周期Troll，那么实现步骤如下：
在0时刻，处理器设置存储空间A处于初始写入状态，处理器设置存储空间B处于数值计算状态。
在0~Troll时间段内，处理器通过计算模块更新矩阵
Figure 866565DEST_PATH_IMAGE034
并写入存储空间A，与此同时，s0,t [v],…,sI-1,t[v]按a->b->c->d->e路径依次通过存储空间B、求和器组1、并行移位运算器组、求和器组2，按存储空间页检索装置与y0,…,yM-1=f(x0,…,xI-1)方法实现波束形成。
在Troll时刻，处理器已经将更新矩阵
Figure 511173DEST_PATH_IMAGE035
写入存储空间A，处理器设置存储空间B处于初始写入状态，处理器设置存储空间A处于数值计算状态。
在Troll~2×Troll时间段内，处理器通过计算模块更新矩阵
Figure 170824DEST_PATH_IMAGE035
并写入存储空间B。与此同时，s0,t[v],…,sI-1,t[v]按a'->b'->c->d->e路径依次通过存储空间B、求和器组1、并行移位运算器组、求和器组2，按存储空间页检索装置与y0,…,yM-1= f(x0,…,xI-1)方法实现波束形成。
为解决现有技术中存在的问题，本申请实施例还提供一种横摇补偿波束生成装置80，如图8所示，包括：
发送模块81，向待探测区域发送探测信号，所述探测信号包括M个探测波束，其中，M为正整数；
获取模块82，获取探测回波矩阵，所述探测回波矩阵包括接收阵列中的I个阵元在同一接收时刻分别接收到的回波信号，所述回波信号是所述待探测区域基于所述探测信号反射的，其中，I为正整数；
处理模块83，将所述探测回波矩阵处理为与所述I个阵元一一对应的I个二进制数字量；
检索模块84，根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索，以得到所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的多个补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
生成模块85，基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
其中，本申请实施例提供的装置中的上述模块还可以实现上述方法实施例提供的方法步骤。或者，本申请实施例提供的装置还可以包括除上述模块以外的其他模块，用以实现上述方法实施例提供的方法步骤。且本申请实施例提供的装置能够实现上述方法实施例所能达到的技术效果。
为解决现有技术中存在的问题，如图9所示，本申请实施例还提供一种横摇补偿波束生成系统，包括：
如上述实施例所述的横摇补偿波束生成装置91；
与所述横摇补偿波束生成装置通信连接的接收阵列92，所述接收阵列包括I个阵元，用于接收回波信号并发送至所述横摇补偿波束生成装置，其中，所述回波信号是待探测区域基于探测信号反射的。
其中，本申请实施例提供的系统中的上述装置还可以实现上述方法实施例提供的方法步骤。或者，本申请实施例提供的系统还可以包括除上述装置以外的其他装置，用以实现上述方法实施例提供的方法步骤。且本申请实施例提供的系统能够实现上述方法实施例所能达到的技术效果。
优选的，本申请实施例还提供一种电子设备，包括处理器，存储器，存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种横摇补偿波束生成方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种横摇补偿波束生成方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random AccessMemory，简称RAM）、磁碟或者光盘等。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (ROM) 或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种横摇补偿波束生成方法，其特征在于，包括：
向待探测区域发送探测信号，所述探测信号包括M个探测波束，其中，M为正整数；
获取探测回波矩阵，所述探测回波矩阵包括接收阵列中的I个阵元在同一接收时刻分别接收到的回波信号，所述回波信号是所述待探测区域基于所述探测信号反射的，其中，I为正整数；
将所述探测回波矩阵处理为与所述I个阵元一一对应的I个二进制数字量；
根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索，以得到所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束，包括：
基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系执行求和，以得到与所述M个探测波束分别对应的第一求和值，其中，任一所述第一求和值为对应于相同探测波束的多个补偿中间值的和；
基于预设移位规则对M个所述第一求和值执行移位，以得到M个移位寄存值；
基于所述M个移位寄存值与所述M个探测波束的对应关系执行求和，以得到与所述M个探测波束分别对应的第二求和值；
根据M个所述第二求和值确定所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索之前，还包括：
获取所述接收时刻的所述接收阵列所处的横摇角度；
基于所述接收阵列所处的横摇角度，确定所述I个阵元中每个阵元可接收到回波信号的多个回波接收角度；
确定所述I个阵元中每个阵元可接收到回波信号的多个回波接收角度在所述接收阵列所处的横摇角度下的补偿中间值；
将所述补偿中间值作为检索值，将所述补偿中间值对应的阵元标识、横摇角度和回波接收角度作为检索地址，生成所述横摇关联关系并存储。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述补偿中间值作为检索值，将所述补偿中间值对应的阵元标识、横摇角度和回波接收角度作为检索地址，生成所述横摇关联关系并存储，包括：
将所述阵元标识作为存储空间地址，生成所述横摇角度对应的I个存储空间；
将0和1分别作为存储空间内的页地址，将每个存储空间分为2页；
将回波接收角度作为页内地址，将每个存储空间中的每页分为所述回波接收角度的数量个存储空间；
将补偿中间值作为检索值，存储至对应的检索地址的存储空间内。
5.一种横摇补偿波束生成电路，其特征在于，包括：
与接收阵列中的I个阵元分别对应连接的I个模数转换器，用于接收回波信号，所述回波信号是待探测区域基于探测信号反射的，其中，任一模数转换器用于将对应阵元接收到的回波信号处理为二进制数字量，其中，所述探测信号包括M个探测波束，M为正整数；
存储单元，所述存储单元包括与所述I个模数转换器一一对应连接的I个存储模块，用于根据预存储的横摇关联关系和输入的二进制数字量输出对应的补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述存储模块预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
第一求和器组，包括与所述M个探测波束一一对应的M个第一求和器，任一所述第一求和器与所述I个存储模块通信连接以接收对应的探测波束的补偿中间值，并对接收到的补偿中间值执行求和以得到与所述M个探测波束一一对应的第一求和值；
移位寄存器组，包括与所述M个第一求和器一一对应连接的M个移位寄存器，所述移位寄存器用于接收对应的第一求和器输出的第一求和值，并基于预设移位规则对接收到的第一求和值执行移位，以得到移位寄存值；
第二求和器组，包括与M个移位寄存器一一对应连接的M个第二求和器，任一所述第二求和器用于接收对应的移位寄存器输出的移位寄存值，并根据接收到的移位寄存值执行求和以得到与所述M个探测波束一一对应的第二求和值，所述第二求和值用于生成所述待探测区域的横摇补偿波束。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述存储单元的数量为多个，多个存储单元用于存储不同的横摇角度对应的横摇关联关系。
7.一种横摇补偿波束生成装置，其特征在于，包括：
发送模块，向待探测区域发送探测信号，所述探测信号包括M个探测波束，其中，M为正整数；
获取模块，获取探测回波矩阵，所述探测回波矩阵包括接收阵列中的I个阵元在同一接收时刻分别接收到的回波信号，所述回波信号是所述待探测区域基于所述探测信号反射的，其中，I为正整数；
处理模块，将所述探测回波矩阵处理为与所述I个阵元一一对应的I个二进制数字量；
检索模块，根据预存储的横摇关联关系对所述I个二进制数字量并行执行检索，以得到所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的多个补偿中间值组，其中，任一所述补偿中间值组包括与所述M个探测波束一一对应的M个补偿中间值，所述预存储的横摇关联关系包括检索地址与补偿中间值的关联关系，检索地址携带有阵元标识、横摇角度和回波接收角度；
生成模块，基于所述I个二进制数字量中的每一位数值分别对应的补偿中间值组中的各个补偿中间值与所述M个探测波束的对应关系生成所述接收时刻对应的所述待探测区域的横摇补偿波束。
8.一种横摇补偿波束生成系统，其特征在于，包括：
如权利要求7所述的横摇补偿波束生成装置；
与所述横摇补偿波束生成装置通信连接的接收阵列，所述接收阵列包括I个阵元，用于接收回波信号并发送至所述横摇补偿波束生成装置，其中，所述回波信号是待探测区域基于探测信号反射的。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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