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龙图腾网恭喜哈尔滨工程大学申请的专利一种基于声矢量水听器的小尺寸平面阵三维波束形成方法、设备和介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114676606B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210203129.7，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于声矢量水听器的小尺寸平面阵三维波束形成方法、设备和介质是由郭俊媛;朴胜春;李良文;张明辉设计研发完成，并于2022-03-02向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于声矢量水听器的小尺寸平面阵三维波束形成方法、设备和介质在说明书摘要公布了：本发明提出一种基于声矢量水听器的小尺寸平面阵三维波束形成方法、设备和介质。本发明首先根据需求设计所需的三维波束图,并以球谐函数将设计的波束图进行级数展开得到各阶球谐函数的系数；然后根据球谐函数与多极子模态之间的联系进一步将各阶球谐函数分解为一系列的多极子模态,确定所需的多极子模态以及各个多极子模态的系数；之后利用有限差分技术提取所需的多极子模态,确定阵列形状以及各个接收传感器的系数；最后结合所得的各个系数得到合成期望波束图的阵列接收通道加权向量实现三维波束形成。本发明所述方法避免了深海波导影响下引入的垂直方向幅相误差，解决了现有低频小尺寸阵列难以应用在深海三维空间内探测的问题。

本发明授权一种基于声矢量水听器的小尺寸平面阵三维波束形成方法、设备和介质在权利要求书中公布了：1.一种基于声矢量水听器的小尺寸平面阵三维波束形成方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1:设计所需的三维波束图,将设计的三维波束图用球坐标系下的球谐函数展开,确定各阶球谐函数系数；步骤2:确定声矢量平面阵所包含的多极子模态；在步骤2中，分别令Dx＝sinθcosφ、Dy＝sinθsinφ和Dz＝cosθ,α、β和γ分别代表x、y和z方向的空间梯度阶数,将其中不随频率变化的三角函数部分定义为多极子模态,即Ψα,β,γ＝DxαDyβDzγ即多极子模态包含在各阶空间梯度中；步骤3:将各阶球谐函数进一步展开成声矢量平面阵所拥有的多极子模态,并确定各个多极子模态系数；在步骤3中，将球谐函数与多极子模态之间的关系表示成矩阵形式: 其中是由各个多极子模态系数构成的向量,MD是所有α+β+γ≤N且γ≤1的多极子模态组成的向量,对于m＜0部分的球谐函数，由球谐函数的共轭特性可得即因此m＜0的球谐函数无需额外的多极子模态；综上可知,对于任意阶的球谐函数仅用α+β+γ≤n且γ≤1的多极子模态即可进行表示,这与声矢量平面阵仅包含γ≤1的多极子模态相吻合；将所有阶数n≤N的球谐函数用多极子模态表示，并写成矩阵形式有:bYθ,φ＝EMD其中E是用多极子模态表示各阶球谐函数时,由多极子模态系数所构成的系数矩阵，具体可以表示为步骤4:利用有限差分技术提取所需的多极子模态,设计所需的平面阵并确定各个接收传感器用于提取多极子模态时的系数；步骤5:综合所得的各个系数得到所需的波束形成器加权向量,得到设计的三维波束图。

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