多点阵测向的数学模型及误差估计

提出了多点阵声呐测向的数学模型并对误差进行了估计,对3点阵、4点阵直到10点阵进行了不同方向的仿真计算.其特点是不要求声呐各点阵之间共线和等距,给基阵安装带来方便,能最大限度地利用潜艇壳体,以提高声呐对目标的探测能力.     

海底水平阵性能分析

矩阵滤波技术是通过设计一个全局优化的空域滤波器,使得该滤波器对不感兴趣的区域响应尽可能小,对感兴趣的区域响应尽可能不失真,基于该原理可以消除阻带区域的干扰噪声,并且保留通带区域的弱目标信息,是一种比较实用的弱目标定位检测方法,但其定位精度受很多因素制约。本文首先介绍最小二乘矩阵滤波器的设计原理、匹配场噪声抑制原理及归一化通阻带误差的计算公式,然后针对矩阵滤波器应用于海底水平阵的方法,分别从声源频率、阵元个数和阵元间距3个方面分析研究影响海底水平阵性能的因素,总结出使滤波器能够达到比较好的滤波状态时的因素条件,进而提高滤波性能。     

海底水平阵的空域矩阵滤波干扰抑制方法

针对矩阵滤波在水平阵的应用问题,提出一种将矩阵滤波应用于海底水平阵的方法。该方法首先利用最小二乘矩阵滤波器对阵列信号进行空域滤波,然后利用浅海海底水平阵进行匹配场定位,并在相同基阵孔径和阵元条件下,与拖曳阵的滤波定位效果进行比较。仿真结果表明,海底水平阵矩阵滤波方法能够有效地抑制给定区域的噪声干扰,实现对水下弱目标定位的目的。且在相同基阵孔径和阵元条件下,置于海底水平阵的干扰源抑制效果要优于拖曳水平线列阵。     

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。     

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。     

直升机吊放声呐单线环绕巡逻方法

作为对直升机吊放声呐单线等距往返巡逻方法的改进,提出直升机吊放声呐单线等距环绕巡逻方法,并以有效封锁宽度为效能指标建立相应的方案优化模型。对单线环绕巡逻最优方案计算结果与单线等距往返巡逻最优方案计算结果进行了比较。     

水声定位方法研究进展

水声定位是实现水下定位的关键技术,也是近年来的研究热点。以声速修正和基阵布放为切入点,针对声速不确定、基阵布放设计不合理等问题综述提高水声定位精度的研究进展。针对基阵布放问题,重点对比基阵尺寸及基阵阵型阵元2种改进方案的研究现状。研究表明,为提高水声定位精度,进一步的研究应在以下3个方面展开:在声速修正方法研究中,遗传算法和粒子群优化算法相结合,可以在不提高计算量的情况下优化稀疏有效声速表,使定位精度得到进一步提高;基于组合基阵定位系统辅助的声速修正算法能够使定位误差更小;综合考虑阵元数目与所需定位精度的折中方案,能够本着降低布放成本的原则,通过优化不同阵元间距来提高超短基线的定位精度。     

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。     

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。     

基于几种不同阵形阵列波束形成的相关问题研究

论文以空间域波束形成的理论方法为依据,运用计算机仿真的方法,研究了直线阵、圆阵、圆弧阵的波束形成情况。对直线阵的阵元间距的变化对直线阵的波束形成特性的影响做了详细的研究,研究结果表明当阵元间距为入射波半波长时直线阵的波束形成特性最好。     

船舶通信系统的近场源多维参数估计

针对传统船舶通信系统中近场源参数估计准确率不高的现象,提出船舶通信系统的近场源多为参数估计。确定近场源多维矩阵阵元,利用阵元间距对多维空间内的延时相位差进行标记,并划定多维参数预估的矩阵范围,采用多维阵元参数估计算法,对多维空间内的近场源数据矩阵进行参数估计处理,实现多维参数估计。仿真实验结果表明,近场源多维参数估计方法比传统估计方法的参数估计效率高出20%,并具备极高的有效性。     

阵元平面布置端射特性的仿真分析

研究了多阵元平面布置端射效应的辐射特性。采用FEKO软件建立了仿真模型对多阵元的端射电磁特性进行研究;分析了多阵元的扫描、布置结构等因素会对多阵元端射特性的影响。分析结果表明,多阵元的端射在不同的物理条件下表征出不同的特性。     

基于次声波相控矩形阵列法的聚束定向技术研究

采用相位控制法对次声矩形阵列波束进行了聚束定向,分析了阵元数和阵元间距对波束定向的影响,并在Matlab中进行了仿真实验,结果验证了该方法的可行性。     

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。     

基于短基线组合系统实现浮标阵水下目标运动轨迹精确测量

针对水声定位浮标基阵的水下运动目标的轨迹测量时,由浮标水下阵元位置误差引起系统的误差,提出以短基线组合定位系统的浮标水下阵元坐标实时测量校准方法。仿真结果表明,采用短基线组合定位技术,能保障浮标水下接收阵元的定位误差小于0.3 m,系统水下定位误差小于3 m,满足对水下目标轨迹的精确测量技术要求。海试结果证明效果可靠。     

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.     

基于三元阵的舰船水压场微弱信号检测方法研究

利用三元阵水压场同步测试系统一次海上实船水压场测试试验的三阵元数据开展了低信噪比实船水压场的特征提取和检测方法研究.结合三阵元,分别采用了自适应滤波方法和功率谱估计方法对所获得的试验数据进行分析处理.结果证明,基于自适应滤波和基于功率谱估计的三阵元联合浮动门限能量检测方法能有效抵消噪声干扰,所设计的浮动门限随海浪背景噪声的变化而调整,具有很好的适应性,能在低信噪比下达到较高的信号检测率.     

长基线水声定位基阵阵形优化设计

长基线水声定位是水中试验靶场的重要测量手段,是靶场常用的测量设备,但是其海上作业比较复杂,所以需要在获得足够高的测量精度和足够大的可靠性冗余度的前提下,尽量减少布设阵元个数.论文分析了基阵优化设计原则,分析对比了矩形阵和菱形阵的测量性能,给出了水声作用距离估计方法和阵形优化设计方法.在实际应用中,应根据试验计划,现场测量的水文条件、海况、海底声学特性等条件预报水声信号作用距离,然后根据不同的使用要求选择阵形,确定阵间距和布设阵元个数,制定相应的布设方案,从而使海底基阵处于最佳工作状态,既能更好地满足试验需要,又能使海上作业方便安全,快速可靠.     

一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法

左右舷模糊一直是困扰拖曳线列阵声呐使用的关键技术,其制约了拖线阵声呐的使用效能。现有声呐系统装备的首端阵和舷侧阵均具有左右舷分辨能力,其与拖线阵声呐的信息互补性为拖线阵左右舷分辨提供了可能。文中提出一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法,即利用舷侧阵和拖线阵公共频段的联合波束形成技术实现拖线阵的左右舷分辨,通过仿真分析验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够实现拖线阵左右舷分辨,平均分辨正确率不低于90%。