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。     

基于插值虚拟阵元的均匀线列阵近场恒定束宽设计

对均匀线列阵的远场波束和近场波束进行了比较,得出两者存在一定的差异。直接将专门的针对均匀线列阵远场恒定束宽方法应用于近场,在某些情况下,不能达到恒定束宽。本文对近场波束进行修正后,近似跟远场波束相同,从而将改变阵元数目的均匀线列阵恒定束宽方法推广到近场中,并利用插值虚拟阵元的方法提高了恒定束宽的效果。     

一种矢量阵近场恒定束宽波束形成方法

矢量传感器可以同步共点地获取声场的标量和矢量信息,具有较好的指向性、紧凑的结构及抑制各向同性噪声干扰等优点,同时应用多个矢量传感器组成矢量阵可以获得更高的测量增益,为低信噪比条件下舰船辐射噪声量级的准确评价提供一种有效手段。本文建立矢量阵近场信号模型,给出基于单个矢量传感器输出量处理和基于阵列同类输出分量相乘处理的波束形成方法,并针对恒定束宽波束形成问题,提出一种基于Kaiser窗的近场恒定束宽波束形成方法,利用Kaiser窗的特点,通过设定窗函数的步长随指数变化,使设计波束响应逐渐趋于理想波束响应,提高了恒定束宽波束形成器的设计精度,最后通过仿真试验验证上述算法的性能。     

恒定束宽换能器(CBT)阵列工作频率上限分析

恒定束宽换能器(CBT)阵列可以在宽频带范围内采用不随频率变化的简单阵元权重实现恒定束宽的波束特性。传统的方法通常低估了CBT阵列的工作频率上限,因此分析了各种类型的CBT阵列的工作频率上限。首先,从理论上分析了CBT阵列的工作频率上限,结果表明延时直线形CBT阵列的工作频率上限可由阵列理论得到,而圆弧形CBT阵列的工作频率上限较为复杂。其次,采用数值方法分析了圆弧形CBT阵列的工作频率上限,并给出了具体的拟合公式。最后,讨论了二维CBT阵列的工作频率上限,以及不同条件对CBT阵列工作频率上限的影响。结果表明,圆弧形CBT阵列、球面CBT阵列和柱面CBT阵列的工作频率上限大于由阵列理论得到的结果。     

一种双锥阵稳健水下目标噪声测量方法

测量水下目标辐射噪声时,为保障测量结果的准确性,并缓解浅海波导界面反射对测量结果的影响,测试方法需具有恒定束宽波束输出以及较好的空间指向性。对采用双锥阵测量系统的辐射噪声测量方法进行研究,采用二阶锥规划方法对双锥阵波束输出进行设计,结合聚焦变换提出了水平和垂直双向恒定束宽的低旁瓣稳健波束形成方法,实现了浅海波导中对水下目标宽带辐射噪声的测量。在仿真的浅海波导环境中,接收信噪比为5 dB时,测量结果相比单阵元系统以及应用常规波束形成器的测试方法有显著提升。     

嵌套阵恒定束宽波束形成的实现

针对水下运动目标的噪声特点阐述了嵌套阵实现宽带信号恒定束宽波束形成的基本原理;根据声呐方程[1]和Knudsen模型[2]对阵列相关参数进行计算并设计了一组实用的嵌套阵参数.通过采用窄带处理技术和契比雪夫加权获得了宽度恒定的主波束和可控的旁瓣级;最后进行了仿真,验证了算法的有效性.     

多波束宽带恒定束宽波束形成器的DSP实现

波束形成是声纳、雷达信号处理中的重要环节。由于高性能的宽带波束形成算法运算量大交难以实时实现,因此开发研制高速度、高精度、高性能的波束形成器、就很必要。文章提出采用ＴＭＳ３２０Ｆ２０６及ＩＭＳＡ１００为主要芯片,构成多波束宽恒定束宽波束形成器,可实现实时、高速、高性能的多波束宽带恒定束宽波束形成,并给出了具体设计方案。水池实验结果,表明本文的系统设计方案正确、可靠。     

圆阵及线圆组合阵声源定位方法仿真

为更好地应用阵列定位水下噪声源的位置,本文针对2种规则几何结构阵列的声源定位性能展开研究。建立圆阵(UCA)和线圆组合阵(UCA-ULA)的数学模型,基于music和最小范数(Mini-norm)波束形成原理,分别给出圆阵和线圆组合阵声源定位算法的解析表达式。通过计算机仿真,对比分析了2种典型阵列结构对声源的定位性能影响。仿真结果表明,在较低信噪比(10 dB)时,圆阵和Mini-norm算法组合性能最好,在多信号源时,线圆组合阵与Music算法组合效果更好。     

基于声压振速联合处理的矢量线阵时域解析MVDR方法研究

为进一步提高矢量传感器阵列的阵处理增益,充分利用声压和振速的相干性信息,提出基于声压振速联合处理的矢量阵时域解析MVDR波束形成方法,给出了(p+v_c)v_c组合的协方差矩阵的计算方法,推导了该方法波束输出的计算公式。该方法利用声压振速的联合处理信息,将矢量阵时域解析MVDR的高分辨能力与声矢量阵的抗噪能力结合起来,通过仿真数据和海试数据比较本文算法与常规波束形成方法性能,结果表明本文方法性能更优,利于低信噪比下目标的探测。     

典型阵列声纳束控演示软件开发研究

典型阵列声纳波束形成（束控）技术,即直线阵和平面阵指向性函数及其波束图的研究可为其它复杂基阵（圆柱阵、球阵）的束控技术研究提供借鉴和参考。文章通过最典型的均匀间隔阵列对束控技术进行研究,利用MATLAB编写制作了一个具有仿真演示界面的程序,用于演示不同坐标系下、不同参数时的波束图,并可在课堂教学演示中使用。