基于协方差矩阵非线性函数的自适应波束形成技术

在实际情况下（有限次快拍，存在系统误差以及色噪声背景），自适应波束形成的性能会变差，特别是会引起自适应方向图主瓣偏移和副瓣升高－波束畸变。针对这一情况文中提出一种新的利用协方差矩阵非线性函数的自适应波束形成方法，可显著改善自适应方向图的副瓣性能，计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

声矢量阵自适应抵消稳健波束形成算法

常规自适应波束形成算法在期望信号导向矢量存在误差时,性能严重下降。为了改善被动声呐的探测能力,结合声矢量自适应抵消技术,提出了一种新的稳健自适应波束形成算法。通过组合声压和振速分量在波束方向上形成零点,并以之作为自适应抵消的参考输入,去除接收数据中的期望信号成分;然后对协方差矩阵进行特征分解,平滑噪声子空间的特征值;最后利用重构的协方差矩阵求解自适应波束形成的权向量。理论分析和仿真结果表明,新算法重构出的协方差矩阵仅包含干扰和噪声,显著改善了声矢量阵自适应波束形成的稳健性,在期望信号存在大的阵列流形误差和高信噪比情况下,都能给出令人满意的输出信干噪比。     

主瓣干扰下宽带圆阵自适应波束形成方法

在宽带自适应波束形成中,若干扰信号从主瓣进入,往往引起主瓣畸变且副瓣电平增高,波束性能严重恶化。随着圆型阵列的广泛应用,该文针对均匀圆阵的宽带波束形成,合理地构造出阻塞矩阵,对主瓣干扰进行干扰相消预处理,再进行自适应波束形成,解决了主瓣畸变问题,提高了自适应波束的性能。结合均匀分布圆阵所作的计算机仿真验证了该方法的有效性。     

一种改进的正交投影自适应波束形成器

在酉变换的基础上，提出了一种改进的正交投影波束形成方法。新算法通过酉变换，将复值协方差矩阵变为实值矩阵，然后对其进行特征分解和波束形成，所需运算量约为正交投影算法的1/4。由于实值矩阵的计算过程中具有协方差矩阵前和后向平均作用。等效于采样快拍数加倍，因此，新算法可提高小声拍数和干扰源靠得较近时波束形成器的稳健性，增强输出信号干扰噪声比，此外，空间平滑作用还可去相关，使新算法在空间存在相关或者相干干扰时仍具有较好的干扰抑制性能和波束保形能力。计算机仿真结果说明了新方法的有效性。     

利用空间平滑提高小快拍数时的自适应波束形成性能

文中利用空间平滑法，研究提高小快拍数条件下的自适应波束形成性能。由于采用子阵前后向平滑，等效地提高了快拍数，且显著地提高了小快拍数时的自适应波束形成性能，同时，考虑了对信号指向各子阵间的相位线性递增关系，可将子阵的自适应权值递推为全阵列的权，避免了子阵处理带来的孔径损失。计算机模拟验证了这些优点。     

基于干扰矩阵重构的稳健自适应波束形成算法

针对较高信噪比下自适应波束形成性能退化问题,提出了一种基于干扰噪声协方差矩阵重构的新型稳健自适应波束形成算法。利用空间谱估计方法重构出不含期望信号的干扰噪声协方差矩阵,保证了高信噪比时波束形成器的输出增益;并基于信号子空间与干扰子空间的正交性建立了期望信号导向矢量估计的约束条件,以求解出近似最优的权值矢量。理论分析和仿真结果表明,当存在随机指向误差和局部散射时,该算法在较大输入信噪比范围内的性能仍接近最优,较现有算法稳健性更强。     

稳健的宽带自适应相干干扰抑制波束形成算法

针对期望信号存在指向误差和多个相干干扰时Duvall结构波束形成器性能下降问题,提出一种稳健的宽带自适应相干干扰抑制波束形成算法。该算法首先将Duvall结构波束形成器与最差性能最优波束形成算法结合,实现稳健的宽带波束形成,然后利用空间响应变化约束（SRV）将宽带波束形成等效为参考频点的波束形成,通过协方差矩阵重构,在相干干扰数目较多时,输出波束仍可以在相干干扰方向自适应地形成零陷。理论分析与仿真实验表明,该算法能够有效抑制多个强相干干扰,具有较好的稳健性。     

一种自适应收缩因子的循环平稳波束形成器

针对常用循环平稳波束形成器收敛速度慢的问题,提出一种基于自适应收缩因子形式的对角加载方法的稳健循环平稳波束形成器.首先采用收缩因子对采样协方差矩阵进行修正然后得到估计的阵列协方差矩阵,通过求解真实协方差矩阵与估计协方差矩阵之间均方误差最小的最优问题,进而求出收缩因子的大小.最后利用循环自适应波束形成(cyclic adaptive beamforming,CAB)算法求取阵列权值.仿真过程中,用所提算法与传统的循环平稳波束形成算法在低功率干扰和高功率干扰两种条件下作对比,表明该算法在收敛速度方面具有较好的性能,并且在低采样快拍数目情况下所提算法的输出SINR也相对较高.     

基于噪声方差性能量度的自适应阵及其抗多径效能

本文讨论采用噪声方差性能量度的自适应阵及其在多径环境中的抗干扰效能。结果表明,这种自适应天线会在信号最强路径自动形成高增益波束,而在其它路径形成波束零陷,具有较好的抗干扰能力。     

基于低PAR的机载雷达自适应发射抗噪声卷积干扰方法

鉴于新样式的噪声卷积灵巧干扰对机载雷达性能带来了愈加严重的影响,提出一种基于低峰均比(PAR)的机载雷达自适应发射抗噪声卷积灵巧干扰方法.该方法首先针对实际中灵巧干扰特性未知的情况,通过预先发射高重频脉冲串获取清晰区干扰样本,并利用正交匹配追踪(OMP)技术估计干扰角度;然后在此基础上利用低PAR约束优化自适应发射波束,使其在干扰机方向形成低增益凹口,以避免雷达发射信号被干扰机截获;最后在自适应发射基础上,对接收回波数据进行降维空时自适应处理(STAP).仿真结果表明,该方法形成的自适应发射波束在干扰机方向的凹口深度比传统方法深约8 dB,且运算量更低,显著降低了机载雷达发射信号被干扰机侦收的概率,有效提高了机载雷达抗干扰性能.     

阵元随机扰动对方向估计的影响

本文研究了阵元随机扰动对方向估计的影响。指出了在阵元随机扰动下,用MUSIC法和数据矩阵分解法得到的方向估计具有统计无偏性,即从统计意义上讲,阵元的随机扰动对如上两种方法的估计性能没有影响。但由于实际短数据的原因,阵元扰动将会使方向估计产生一定的偏差。本文也给出了这种偏差的统计分析和模拟结果。     

基于麦克风阵列测量的机翼脱落涡噪声研究

应用由111个麦克风且成的平面麦克风阵列对当前流行的民用客机进场着陆过程中的飞机品怕源进行了测量分析,在国际上首次发现了机脱落涡单音噪源,并且得到了这种噪声源的频谱特性、指出特性和声级变化特征。     

空间非平稳噪声环境下的DOA估计新算法

针对环境噪声为白噪声而阵元噪声为空间非平稳的情况,文中提出了一种加性色噪声环境下的DOA估计新算法,该算法可以有效估计出加性色噪声相关矩阵,通过利用估计的噪声协方差矩阵对阵列数据相关矩阵进行预白化处理,克服了空间非平稳噪声对空间谱估计的影响误差,进而实现色噪声环境下DOA精确估计,理论分析和仿真结果均表明所提方法的有效性.     

色噪声下非均匀线阵的快速方位估计

研究了色噪声下非均匀线阵DOA估计的快速算法。通过合理设置阵元间距,解决了非均匀线阵的空间模糊现象,然后基于转换矩阵法,通过对阵列数据相关矩阵进行预处理,消除了色噪声对方位估计的影响,最后利用线性运算得到噪声子空间,可以大大降低方位估计的运算量。计算机仿真结果证实了该方法不仅运算量小,而且在低信噪比下,分辨性能依然很好。     

印刷机结构振动的有限元分析

为了解决高速印刷机的振动和噪声问题,采用有限元方法,对复杂的印刷机结构进行了模态分析,从避免共振的角度,完成了该印刷机结构的改进设计,讨论了有限元计算中单元的选择、零件结合面的处理以及机器模型的建立方法．该方法可以应用于各种机械结构的减振降噪设计．     

色噪声下圆阵的全加权MUSIC算法

针对色噪声下多重信号分类(Mutiple Signal Classification,MUSIC)算法方位估计的不准确问题,提出一种预处理修正的全加权MUSIC算法。该算法利用估计的噪声相关矩阵对圆阵接收数据进行预处理后即可消除色噪声对方位估计的影响,然后应用修正的全加权MUSIC算法,在不需要知道信源数目的条件下就可实现目标的准确估计。仿真结果证实该方法有效。     

轮胎花纹泵浦噪声分析及低噪声轮胎花纹设计

以载重子午线轮胎295/80R22.5为研究对象,建立了分析有限元模型.利用ABAQUS模拟轮胎在路面上滚动的过程,获取接地区域花纹沟体积变化情况,以此作为轮胎泵浦噪声的分析边界条件.然后建立了花纹沟泵浦噪声分析模型,利用流体力学方法（Computational Fluid Dynamics,CFD）对花纹沟的流场特性进行分析.基于FW-H方程,应用LMS声学软件计算花纹沟的泵浦噪声,并确定花纹沟的声源位置.结果表明,花纹沟泵浦噪声主要由花纹沟壁面所受到的动态压力引起,在低马赫数下,偶极子声源占主要成分.在此基础上,提出了花纹降噪结构,花纹泵浦噪声降低了1.73 dB;结果表明,花纹沟壁面的动态压力与花纹的泵浦噪声有明显的相关性.     

一种基于天线阵列冗余的跳空物理层安全方法

当窃听者天线数不少于发送者时,基于信道零空间人工噪声的物理层安全方法将失效。针对这一问题,提出了一种基于天线阵列冗余的跳空物理层安全方法。该方法将人工噪声和跳空相结合,每次发射信号时发送者通过跳空图样快速切换信道,同时在相应信道的零空间内加人工噪声,接收者根据跳空图样选择相应信道接收解调,而窃听者接收信号与人工噪声叠加在一起无法解调。仿真结果表明,当接收端使用不少于两根天线接收时,采用文章方法可使窃听者的误比特率接近0.5,而合法接收者不受影响。     

提高二维DOA估计分辨率的改进MUSIC算法

针对经典二维多重信号分类(Multiple Signal Classification, MUSIC)算法在低信噪比和小快拍数情况下,分辨率受阵列孔径限制的问题,提出了一种改进的基于MUSIC算法的二维测向算法．该方法利用MUSIC谱函数极大值点处对方位角和仰角的二阶偏导数小于零的特性,通过对方位角和仰角求二阶偏导,构造了新的空间谱函数．对新的空间谱函数进行谱峰搜索,其负向谱峰所对应的角度就是目标的波达方向 (Direction Of Arrival, DOA)估计．理论分析和仿真结果表明,在低信噪比、小快拍数下,该方法对相近信源有更高的角度分辨率和更低的均方根误差,并且可适用于任何阵型．     

界面噪声声压与质点振速的时空相干特性

海洋环境噪声矢量场空间相干特性与矢量传感器阵的性能密切相关.应用海洋混响相干特性分析方法应用海洋混响相干特性分析方法研究了均匀半无限空间界面噪声声压与质点振速的空间相干特性问题,得到了相干特性的解析表达式.研究结果表明,界面噪声场的空间相干特性相比于均匀各向同性噪声场要复杂得多,其相干特性在空间上是不均匀的,并且与噪声源的指向性也有复杂的关系.虽然只给出噪声源无指向性和余弦的垂直指向性2种情况下场的相关系数,但该文的研究方法可以推广到任意指向性噪声源的场的相干特性的分析中.当获得了噪声场空间相干特性的解析解时,矢量水听器输出信噪比增益可以很容易地给出,同时对矢量水听器基阵的布阵及应用也具有重要的意义.