一种基于互素阵的孔径扩展方法

物理阵元数一定的情况下,通过孔径扩展虚拟出大孔径的方法可以提高目标方向估计的分辨率。本文提出使用基于互素阵的孔径扩展方法,该方法基于互素定理,通过满足一定规则的非均匀布阵,使用两物理存在阵元接收到的信号虚拟出一新的阵元,如此将此非均匀阵列扩展为孔径较大的均匀线阵,然后进行目标波达方向估计。仿真和水池试验表明该孔径扩展方法可以显著地提高空间分辨率,以及能够得到更低的旁瓣级,显然能节省物理阵元,对工程应用来说能降低成本,所以具有良好的应用前景。     

基于阵元扩展法的阵列天线方向图研究

提出一种分析阵列天线辐射方向图的阵列扩展方法。该方法在计算阵列天线辐射方向图时,只计入较邻近单元的互耦效应,忽略较远单元之间的互耦,从而简化了计算方法、加快了计算速度。以Vivaldi阵列天线为例,应用阵元扩展方法对其辐射方向图进行仿真计算,仿真结果和测试结果吻合,主瓣完全一致,副瓣基本一致。该阵元扩展方法可以应用在阵列天线辐射预测与仿真工作中。     

矢量阵被动合成孔径算法

随着减震降噪技术的发展,水下辐射噪声水平不断降低,使得采用常规波束形成技术进行声源定位难度加大。基于此原因,本文重点研究矢量阵被动合成孔径技术,该方法将合成孔径应用于矢量线列阵中,通过理论及仿真表明,该方法要优于常规声压阵列,它可以通过较少水听器阵元数目的阵列,得到可以覆盖多个倍频程信号的大孔径的虚拟阵列,具有更高的目标定位精度,而且可以获得长阵具有的阵增益和方位分辨力,降低工程实施难度,适合低噪声目标的辐射噪声测量,具有良好的工程应用价值。     

基于多均匀圆阵的中心对称平滑算法

根据均匀圆阵的中心对称特性,通过对中心对称子阵接收数据的反相处理,提出了一种应用于二维相干信号测向的中心对称平滑算法.算法提高了阵元的复用率,降低了所需阵元数,理论上该算法适用任意子阵结构.一些具有中心对称性结构的特殊阵列,其内部能够构造出虚拟子阵,在该类阵列中应用文中算法可减少所需的物理子阵数量.以多均匀圆阵为例,给出了算法的分析过程与计算方法,仿真结果验证了算法的正确性.     

基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术

大孔径拖曳线列阵受舰艇横向机动、洋流影响和水动力影响时会产生一定的阵形畸变,阵形畸变使得波束形成时阵列流型失配,进而降低了波束分辨率和信号的增益。在无法进行阵形估计时,基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术将大孔径拖曳线阵分为左右双子阵分别做波束形成,通过最大似然时延估计算法估算对应波束的时延差,再依据估算时延差对左右波束进行延时求和得到最终的波束信号。仿真和海试数据证明,相对于全阵直接做波束形成的方法,基于时延估计的分裂阵的时域波束形成技术有效提高了波束分辨率和信号的增益。     

基于粒子群算法的水下多元线阵阵形有源校正方法

针对存在阵元位置误差的水下多元线阵,提出一种基于粒子群优化算法的远场有源阵形校正方法。该方法选用2个辅助源分时工作方式,利用无条件最大似然方位估计算法构建目标函数,并通过粒子群算法对阵元位置进行寻优。利用该方法对均匀线阵进行性能仿真实验。结果表明:该方法稳健性好、校正精度高,具有一定的应用前景。     

基于粒子群算法的水下多元线阵阵形有源校正方法

针对存在阵元位置误差的水下多元线阵,提出一种基于粒子群优化算法的远场有源阵形校正方法.该方法选用2个辅助源分时工作方式,利用无条件最大似然方位估计算法构建目标函数,并通过粒子群算法对阵元位置进行寻优.利用该方法对均匀线阵进行性能仿真实验.结果表明:该方法稳健性好、校正精度高,具有一定的应用前景.     

水声二维角估计中几种基阵的方向图比较

均匀圆阵、矩形面阵和十字阵是水声二维角估计中最常见的3种基阵阵形.在相同阵元数和目标方位参数的条件下,对这几种阵形方向图的相关技术指标进行了性能分析.仿真结果表明,均匀圆阵分辨力较高,矩形面阵空间增益最高.     

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低。为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法。该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能。仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用。     

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低.为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法.该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能.仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用.     

任意结构形状传感器阵方向图的最佳化

本文介绍一种处理传感器阵方向图最佳化问题的新方法,即所谓凹槽噪声场法。这种方法将通过计算机仿真来实现。原理上说,这种方法可以用来计算任意结构传感器阵的最佳权系数矢量和最佳方向图,以满足主瓣方向和宽度的要求,并使旁瓣级为最小。因此这种方法有可能用来解决传感器阵设计、应用中的许多实际问题,例如少数传感器失效、阵的尺寸误差过大,单个传感器的方向图互不一致,以及阵的结构形状复杂等。文中提供了一些计算实例,以说明本方法的优点,包括有一个“随机阵”的方向性设计。     

非均匀阵列模糊问题及测向性能分析

在非均匀线阵上应用空间平滑MUSIC算法进行测向。在排除测向模糊的条件下,阵列设置为中心对称阵列。仿真实验对比了非均匀阵列和均匀阵列的测向性能,结果表明在同时存在相干和非相干信源的信号环境下,前者可以有效估计信源的来向,在相同信噪比的条件下具有更好的抗干扰能力和测向分辨力。     

一种色噪声环境下的阵列扩展方法(英文)

An array extension method in a noisy environment was proposed to improve angular resolution and array gain. The proposed method combines the FOC (fourth-order cumulants) technique with the ETAM (extended towed array measurements) method to extend array aperture and suppress Gaussian noise. First, successive measurements of a virtual uniform linear array were constructed by applying fourth-order cumulants to measurements of uniform linear array; Gaussian noise in these measurements was also eliminated. Then, the array was extended by compensating phase differences using the ETAM method. Finally, the synthetic aperture was extended further by the fourth-order cumulants technique. The proposed FOC-ETAM-FOC method not only improves angular resolution and array gain, but also effectively suppresses Gaussian noise. Furthermore, it inherits the advantages of the ETAM method. Simulation results showed that the FOC-ETAM-FOC method achieved better angular resolution and array gain than the ETAM method. Furthermore this method outperforms the ETAM method in Gaussian noise environment.     

矢量圆阵时域解析MVDR算法研究

为提高矢量圆阵的方位估计性能,将VTAMVDR(MVDR based on Time-domain Aanalysis signals of Vector Sensor)应用在矢量圆阵中,提出矢量圆阵时域解析MVDR算法,研究了矢量圆阵时域解析MVDR算法的原理及实现流程,然后通过仿真分析对比矢量圆阵时域解析MVDR算法与矢量圆阵常规波束形成的波束宽度、方位估计性能和分辨率.仿真结果表明,矢量圆阵时域解析MVDR算法方位估计性能和多目标分辨能力优于常规波束形成算法.     

船舶柴油机在线监测与故障诊断系统的关键技术研究

近年来,我国国民经济增长率一直保持在10%左右,高速发展的经济,给海运业的发展带来了机遇。从中国海运实现的利润来看,1997年为负增长,2004年达到了历史的最高点,实现利润85亿元。高额利润率吸引了大量资金的涌入,海运业迅速发展壮大。台州辖区的运力发展也不例外,运力规模发展至今已拥有近190万吨;水运企业也由以国有企业为主转变为以民营股份企业占90%以上。但是海运业毕竟是一个高风险产业,一方面要受到全球经济和国家宏观经济调控的影响;另一方面要受到企业成本增加和市场竞争加剧的影响。因此,我们有必要对当前航运市场进行分析,从中获取相关的市场信息。     

一种舰船垂向磁场换算成矢量磁场的方法

获得舰船磁场的最简单、经济的方法是,当舰船通过其下方某一深度(正交于舰首方向)的垂向磁传感器阵列平面的时候,测量舰船垂向磁场分量。采用数学方法处理垂向磁场数据,推算出舰船的矢量磁场(3个方向的磁场)。该方法非常容易在计算机上实现,它具有在数秒内获得精确结果的优点,并且既省钱又省力。同时仅需要少量磁传感器,便能得到任何方向的磁场。     

基于单一线列阵的水下测速技术研究

利用水下声音可有效传播特征，提出了利用单一线列阵测试水下运动目标速度的方法．利用不同时刻运动目标和线列阵之间的几何关系，建立了速度测试的数学模型．本文介绍了最大拟然算法和信号相位匹配原理算法，用于高精度求解运动目标的方位角（DOA）．对速度测试误差影响的关键因素进行了分析，提出了测试系统组成：在运动目标相隔一定距离部位上安装两发射不同频率的换能器，在距运动目标不远处布上装有电子罗盘和深度传感器的线列阵，同时配备有信号采集记录仪．推导了系统特别是线列阵的参数要求．考虑工程上实际误差并进行仿真计算，仿真计算表明，一个孔径小于1m的16元阵均匀线列阵的速度测试误差小于4％．消声水池和水库试验进一步验证了模型和仿真计算的正确性．     

单矢量传感器目标定向原理

声矢量传感器可以同时获取声波场的声压和振速信息.因振速是一个矢量,因而单个矢量传感器就能够提供声场的方位信息,为小尺度声传感器的设计提供了可能.论文首先对单矢量传感器目标定向的原理进行了研究,在单频信号处理的基础上扩展到实际中的宽带随机信号的处理,并进行了仿真分析研究.     

离岸浮力腿存储和再气化平台结构健康监测的试验研究（英文）

Offshore platforms are of high strategic importance, whose preventive maintenance is on top priority. Buoyant Leg Storage and Regasification Platforms(BLSRP) are special of its kind as they handle LNG storage and processing, which are highly hazardous. Implementation of structural health monitoring(SHM) to offshore platforms ensures safe operability and structural integrity.Prospective damages on the offshore platforms under rare events can be readily identified by deploying dense array of sensors. A novel scheme of deploying wireless sensor network is experimentally investigated on an offshore BLSRP, including postulated failure modes that arise from tether failure. Response of the scaled model under wave loads is acquired by both wired and wireless sensors to validate the proposed scheme. Proposed wireless sensor network is used to trigger alert monitoring to communicate the unwarranted response of the deck and buoyant legs under the postulated failure modes. SHM triggers the alert mechanisms on exceedance of the measured data with that of the preset threshold values; alert mechanisms used in the present study include email alert and message pop-up to the validated user accounts. Presented study is a prima facie of SHM application to offshore platforms, successfully demonstrated in lab scale.     

Structural Health Monitoring of Offshore Buoyant Leg Storage and Regasification Platform: Experimental Investigations

Offshore platforms are of high strategic importance, whose preventive maintenance is on top priority. Buoyant Leg Storage and Regasification Platforms (BLSRP) are special of its kind as they handle LNG storage and processing, which are highly hazardous. Implementation of structural health monitoring (SHM) to offshore platforms ensures safe operability and structural integrity. Prospective damages on the offshore platforms under rare events can be readily identified by deploying dense array of sensors. A novel scheme of deploying wireless sensor network is experimentally investigated on an offshore BLSRP, including postulated failure modes that arise from tether failure. Response of the scaled model under wave loads is acquired by both wired and wireless sensors to validate the proposed scheme. Proposed wireless sensor network is used to trigger alert monitoring to communicate the unwarranted response of the deck and buoyant legs under the postulated failure modes. SHM triggers the alert mechanisms on exceedance of the measured data with that of the preset threshold values; alert mechanisms used in the present study include email alert and message pop-up to the validated user accounts. Presented study is a prima facie of SHM application to offshore platforms, successfully demonstrated in lab scale.