子阵波束域自适应波束形成方法研究

阵列输出的有限次快拍处理等效地增加了信号之间及信号与噪声之间的相关性,导致了现有的子阵自适应处理方法在小快拍数目时的性能损失.现提出一种子阵波束域自适应波束形成算法,通过对子阵多波束输出的协方差矩阵求平均,减弱信号之间的相关性,从而提高自适应波束形成算法的性能.仿真结果表明,该提算法在小快拍数情况能够大大提高输出信干噪比,并有效地抑制阵元上接收的随机噪声.     

混响背景下基于波束成形的声成像技术

为了探究如何在混响场中对目标声源进行精准定位,首先模拟混响环境,构建点声源和阵列测量面,分别利用常规波束成形算法、基于正交匹配追踪的反卷积波束成形算法以及基于脉冲响应函数的自适应波束成形算法对不同频率下阵列接收到的信号进行处理,得到声成像效果图;其次在混响背景的条件下加入干扰噪声,分别利用以上3种算法对信号进行处理,通过对比分析声成像效果以及各算法的运行时间,确定基于脉冲响应函数的自适应波束成形算法的定位效果最佳。     

雷达脉冲阵列信号的处理和波达方向分析

基于雷达系统的目标跟踪和导航技术在舰船领域具有重要的意义,起到目标探测、定位与导航等作用。而雷达信号的处理技术保障了雷达的精度,是雷达探测领域的研究重点。本文研究的对象是一种雷达脉冲阵列信号的分析技术,首先对雷达脉冲阵列进行了数学建模,并分析雷达脉冲阵列信号的方向特性,基于经验模态分解技术对雷达脉冲阵列信号的波达方向及传递特性进行分析与仿真,对于改善舰船雷达系统的精度有重要作用。     

船舶通信系统中的数字阵列实时信号处理算法

船舶在海上所处的环境较为复杂,多径衰减、时延严重影响了船舶通信性能。本文首先研究数字阵列雷达的基本原理,以及结构构成,在此基础上,为了实现多船舶用户之间的高效通信,对雷达采集到的信息进行数字波束合成处理,利用加权因子对回波信号相位进行补偿,产生相位加权值,然后对各个阵元信号进行加权求和,最后得到合成信号,通过这种方式以此来提高系统的自适应能力。     

基于波束形成的海上智能天线算法

远距离海上雷达探测由于海上环境的复杂性容易受到杂波干扰,常用的最小均方算法通过在干扰噪声中形成主波束并引导至目标信号,有效解决了杂波干扰问题。通过对自适应智能天线波束形成技术的海上应用进行研究,给出了常用的天线阵列结构模型和信号模型,研究了智能天线中的自适应波束成型算法,目前在这一领域的解决方案中最小均方算法最为常见,但其存在收敛速度差、通用性低等问题。本文将优化遗传算法引入,对传统遗传算法中初始种群规划和交叉操作进行了优化和改进。仿真实验表明,与最小均方算法、传统遗传算法相比,优化遗传算法对杂波的抑制效果提高了28%,收敛速度提升了3倍,具有良好发展前景。     

基于声基阵的目标被动探测建模与仿真

文章主要进行了舰船目标噪声和等距直线声基阵建模研究,采用波束形成、自适应限幅处理和极性相关等技术对目标进行被动声探测,并进行了仿真试验,验证了模型的准确性和探测方法的有效性。     

船载智能天线通信系统中干扰抑制技术

智能天线技术又叫自适应天线阵列技术,其核心在于阵列信号处理技术,最早应用于雷达和舰船声呐探测等领域,19世纪70年代逐渐被应用于军事通信领域。随着船舶领域的自动化和智能化发展,智能天线通信系统在船舶领域的应用越来越广泛。本文研究的主要对象是智能天线通信系统在船舶领域的应用问题,重点研究了智能天线系统的信号过滤和干扰抑制技术,分别从自适应抑制原理和干扰抑制系统的硬件进行介绍,本文的研究对改善船载智能天线通信系统的信号精度有重要的意义。     

数字阵列在实时信号处理中的研究

在海上舰船雷达信号实时处理系统中,数字阵列信号处理技术由于其具有对雷达信号的多通道、多任务并行处理能力而得到较为广泛的应用,但是其在信号处理过程中的任务分解及流水作业还存在需要克服的难题。本文提出一种基于DSP的分布式数字阵列信号异步处理结构,对雷达信号的多通道并发以及同一通道内的流水作业均采用并行技术进行数据的划分及处理,最后基于分布式DSP完成算法的仿真设计,结果表明在实效性能上有较大的提高。     

声呐系统的高分辨率多波束成像技术

尽管海洋矿产资源储量非常丰富,但是海底矿产探测和开采还有一定的难度,船舶声呐系统是借助声波信号和成像技术,对海底地形、障碍物等进行探测的一种方式,无论是民用领域还是工业领域都有广泛的应用。本文研究的侧重点是高分辨率声呐系统的多波束成像技术,重点研究高分辨率声呐系统的基阵信号,以及声波的多线程DSP处理技术,并设计一种针对多波束成像技术的高分辨率声呐系统。     

2D HyperBeam在主动阵列信号检测中的应用

对分裂波束的阵列信号特性进行了分析,对HyperBeam的1D和2D定义及工作原理进行了讨论,给出主动阵列信号处理中基于2D HyperBeam频域检测的信号处理方法.仿真结果表明,2D HyperBeam波束形成使得主瓣束宽得到锐化,同时旁瓣级也有较大幅度降低,在主动阵列信号检测中性能超过常规波束形成.     

基于小型圆阵的AUV方向定位算法的研究

水下小型无人系统AUV在海洋探测中起着重要，实现其精准定位与打捞有利于促进海洋经济的发展。传统的具有较高定位精度的装置如长基线等不方便装载与布置，定位效率不高。本文提出一种基于小型圆阵的AUV方向定位算法，被定位的AUV搭载声源，装载在船上的定位系统，采用半径为0.125m的水听器圆阵列，阵元个数为4，水听器阵列接收的信号通过多通道前端处理电路被采集，对每个阵元接收到的信号利用希尔伯特变换相位检测方法检测出各信号的相位恢复无幅度和相位失真的信号，然后使用具有超指向性的反卷积波束形成算法实现AUV方向的准确估计。水池实验表明，小型圆阵系统的相位反卷积波束形成定位算法精度高，定位平均误差为0.233°，主瓣宽度窄，波束平均宽度3.97°。便于装载，相比MUSIC算法具有更好的定位效果。     

舰船短波通信自适应抗干扰阵列天线控制方法

常规的阵列天线控制方法通常难以与短波信号定位技术相结合,导致阵列天线抗干扰能力较差,因此设计了一种舰船短波通信自适应抗干扰阵列天线控制方法。研究短波信号自适应定位方法,基于该自适应定位方法建立阵列天线解析表达式,将短波信号定位技术应用于阵列天线自适应抗干扰控制方法中,实现舰船短波通信自适应抗干扰阵列天线控制方法的优化。根据实验结果可知:该方法在受到干扰后得到的信噪比在扫描角度相同时均大于2种常规方法,其平均信噪比较2种常规方法大约1.62 dB和2.21 dB,可知该短波信号自适应抗干扰能力优于常规方法,实现了阵列天线控制方法的优化。     

一种特征增量门限MIMO阵列多目标检测方法

正交波形MIMO雷达各阵元发射相互正交的波形信号,采用低增益的宽波束照射探测空域.其基本思想是通过波形分集技术,分别获取空间分集和虚拟孔径以提高雷达的探测性能.利用信号和噪声特征值大小以及特征增量之间的差异,提出了MIMO阵列特征增量门限(Eigen Threshold,EIT)多目标检测方法(MIMO-EIT),并与常规阵列算法作比较,通过计算机仿真说明MIMO-EIT方法多目标检测能力优于传统相控阵EIT方法.     

基于SOCP理论的子阵级干扰多波束形成方法

大型阵列天线包含成百上千个阵元,如果仍然采用基于阵元级的数字波束形成(DBF),则需要对每一个阵元进行加权处理,会导致系统复杂度很高。若将阵列中相邻的若干个阵元划分为单个子阵,然后对每个子阵进行数字波束形成,系统的复杂度将大大降低。同时针对现有方法难以形成多频点、多方向的同时干扰多波束形成等缺点,论文提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)理论的子阵级数字多波束干扰形成方法,仿真结果表明该方法在子阵级可以较好地解决相应约束条件下同时多波束干扰优化设计问题。     

船舶通信系统中的数字阵列实时信号处理算法

船舶通信系统的数字阵列信号处理与调制能力,将直接关系到船舶远洋行驶中的安全性,针对传统数字信号处理算法抗噪声干扰能力差、信号处理误差高的不足,提出一种基于正交解调的数字阵列信号处理算法研究。利用正交分解方法将原始的含噪信号分解为横向数字阵列信号与纵向数字阵列信号,再分别对阵列信号进行滤波匹配与消噪处理,能够在保存关键信息的前提下消除大部分环境噪声的干扰。仿真结果表明,提出算法信号处理的峰值信噪比更具优势,同时在信号处理时延及控制误差方面也优于传统算法。     

基于多天线技术的无线信道容量解决方案

以提高无线信道容量为目的,对基于分集、MIMO及自适应天线阵列技术的通信系统的信道容量及特点进行了分析.对比单输入单输出(SISO)系统,对基于分集技术、多输入多输出(MIMO)技术及自适应天线阵列技术的多天线通信系统的结构组成、不同阵元之间的信号相关性、发射端的编码技术及接收端的信号处理技术等几方面进行了分析,并对其各自的特点及局限性进行了讨论,得出了基于分集技术、MIMO技术以及自适应天线阵列技术的多天线系统均比SISO系统有着更高的信道容量,在实际应用中应根据系统特点并结合不同需求加以选择的结论.     

基于SαS分布的水声信号自适应波束形成算法

提出一种水声噪声环境中的自适应波束形成算法。该算法在假设水声信号服从对称α稳定分布(SαS)的前提下,定义零阶阵列响应,根据最小方差无畸变响应波束形成器(MVDR)提出零阶最小方差无畸变响应波束形成器(ZMVDR)。实际水声试验信号数据分析证明了提出的ZMDVR在不需要特征指数α的先验条件下,性能与分数低阶最小方差无畸变响应波束形成器(FrMVDR)相当,并优于MVDR波束形成器。     

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。     

一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法

本文提出一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法。在远场条件下,依据信号源和阵元的位置信息,给出了螺旋双锥体积阵接收信号模型,将阵列响应向量表示成以Bessel函数为核函数的形式。确定参考频率,将宽带划分成多个子带,使得子带内各频率分量上的波束图与参考频率上的波束图一致。本文提出的宽带恒定束宽波束形成方法能有效地运用到螺旋双锥体积阵处理宽带信号中。采用螺旋双锥体积阵接收处理宽带信号,解决了垂直线阵、矢量水听器和平面阵的各种局限,更有利于实现宽频带信号处理。     

天线阵列综合中的遗传算法应用综述

自适应天线阵列综合技术是现代无线电通信技术发展的一个重要领域。首先在对遗传算法的发展、基本思想、特点等方面作简要概述的基础上，进而着重介绍该算法在天线阵列综合中的几个研究应用方向，展示了其广泛的适用性及处理天线阵列综合问题的卓越能力，同时对出现的难点和应注意的问题发表了看法。