基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成

针对存在导向矢量失配和快拍数不足时,声矢量阵标准Capon波束形成器性能急剧下降的问题,提出了一种基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成算法。鉴于声矢量阵声压通道和振速通道的导向矢量误差来源不同,分别为声矢量阵声压通道和振速通道设计了广义旁瓣对消器;利用最差性能最优化的思想,将声矢量阵标准Capon波束形成器转化为稳健最小二乘估计问题;利用二阶锥规划求解。仿真分析表明,该算法在抗导向矢量失配、快拍数不足、阵元姿态误差方面均有良好的性能。     

矢量阵两类阵处理方法研究

矢量阵扩展法阵处理实现了矢量阵与声压阵在形式上的统一,但在模型上对于振速对阵列性能影响的物理意义不够明晰。针对这一问题,分析扩展法阵列数据协方差矩阵构成,通过分块矩阵方法推导常规Bartlett波束形成方位谱表达式,实现了与矢量阵组合法阵处理的形式统一,使其具有清晰的物理含义,分析了扩展法不具有扩展孔径增益的原因,计算机仿真和湖试试验验证了理论分析结果。     

基于匹配场原理的矢量阵三维声源定位研究

将匹配场原理应用到矢量水平阵、矢量垂直阵上通过对声源穷举搜索实现三维定位,研究了声压、振速不同组合的定位性能,并对性能表现进行分析,最后给出了垂直阵、水平阵下性能相对好的组合方法。在垂直阵下,需要应用声压、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合或者垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合;在水平阵下,需要应用垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合。将匹配场原理应用到矢量水平阵、矢量垂直阵上通过对声源穷举搜索实现三维定位,研究了声压、振速不同组合的定位性能,并对性能表现进行分析,最后给出了垂直阵、水平阵下性能相对好的组合方法。在垂直阵下,需要应用声压、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合或者垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合;在水平阵下,需要应用垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合。     

基于仿生学算法的单矢量水听器DOA

由于矢量水听器可以同时获得声场中的声压和质点振速信息,所以利用矢量水听器的组合指向性,可以有效地抑制噪声干扰,提高信号增益。将单矢量水听器的声压与质点振速信息构成传感器阵列,根据平面波声场模型,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,即可实现目标方位估计。根据单矢量水听器MUSIC算法的定向原理,建立适应度函数,利用仿生学算法——粒子群算法对单矢量水听器方位估计算法进行优化。     

基于自适应Notch滤波器的矢量阵多目标分辨研究

为解决水下小平台上的多目标分辨问题,提出了一种基于自适应Notch滤波器的矢量阵波束形成方法.给出了矢量阵自适应Notch滤波器波束形成原理与波束图分析,利用自适应Notch滤波器的频率选择与矢量阵空间指向性,实现了多个目标的检测与分辨.理论分析与计算机仿真表明,该方法的多目标分辨性能优于矢量阵常规波束形成方法.     

一种声矢量阵最小方差无畸变方位估计算法

针对声矢量阵最小方差无畸变（AVAMVDR）算法,综合考虑角度分辨与单边指向特性,提出一种改进的AVAMVDR（IAVAMVDR）方位估计算法。从空间功率与子空间分解两方面分析了传统AVAMVDR算法特性;利用解析振速与声压-振速抑制各向同性噪声能力,介绍两种协方差矩阵构造方法,并在此基础上实现目标方位估计。理论分析表明, IAVAMVDR算法有效减小了信号子空间影响,使得主瓣更窄、旁瓣更低,并具有一定的抗左右舷模糊能力;仿真与实测数据均证明了该算法的有效性。     

基于子空间拟合的声矢量阵阵型校正算法及DOA估计

将声场中的声压、振速进行联合信息处理,基于信号子空间拟合原理提出了一种声矢量阵高分辨方位估计算法。该算法在估计性能上与声矢量阵MUSIC算法接近,但在运算量方面有所减少;并针对阵元位置存在误差时文中算法性能恶化的问题,基于迭代优化原理提出了一种声矢量阵阵型校正算法。该算法依赖两个方位未知的disjoint信源,结合单矢量传感器方位估计技术实现了对阵元位置误差的有效估计。仿真结果表明,随着disjoint信源信噪比的增大和快拍数的增加,声矢量阵阵型校正算法的性能明显提高。     

基于垂直矢量阵的相干信号方位估计算法

为了实现相干信号源的空间方位估计,将计算到达角瞬态成像（CAATI）算法引入矢量线阵,提出了基于垂直矢量阵的CAATI算法。该方法不仅具有CAATI算法所需快拍数少、运算量小、精确度高的特点,并且兼具矢量传感器可以同步、共点测量声场中的声压和振速信息的性能,因而利用一维线阵即可实现目标的空间方位估计,实时性好,且有效降低了实际应用中的硬件要求。仿真分析了点源与非点源目标的方位估计性能,结果表明提出的方法切实可行。     

基于声矢量自适应干扰抵消的逆波束形成

为得到目标清晰的时间方位历程图,提出了一种将基元域声矢量自适应抵消技术与逆波束形成(IBF)相结合的方法。IBF可以得到窄的主瓣,同时可以提高对邻近目标的方位分辨力,采用声压与振速分量组合(p+vc)作为基元域自适应抵消的参考信号,可避免端射方向不再是探测盲区。对算法进行了海试实验验证,结果表明该方法既能有效地将本艇的固定方位(本艇自噪声)干扰抵消,又可以降低目标的时间方位历程图干扰背景,使时间方位历程更加清晰,同时也可以提高p+vc的抗左右舷模糊性能。     

基于MUSIC算法的单矢量水听器方位估计

由于单个声压水听器无指向性,不能用来估计目标的方位,因此提出了一种基于单个矢量水听器的高分辨MUSIC算法。该矢量水听器由3个空间轴向垂直的振速水听器和1个声压水听器构成,充分利用矢量水听器的阵列流形特性,按照阵列信号处理的原理对其输出的标量场和矢量场信息进行联合处理,构造了单矢量水听器MUSIC算法。仿真结果显示,将MUSIC算法应用于单矢量水听器可以得到比Capon算法更尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,大大提高了对目标的分辨能力,在高信噪比条件下能实现对目标高分辨的方位估计。     

基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

针对传统的声矢量阵高分辨空间谱估计（来波方向估计）算法运算量大、不易于工程实现的问题,提出一种基于多级维纳滤波器(MSWF)的声矢量阵快速来波方向估计算法,即V-MSWF算法,选取声矢量阵参考阵元声压通道的输出作为期望信号,通过MSWF的递推运算得到信号子空间。通过计算机仿真及消声水池实验对V-MSWF算法的性能进行了验证。结果表明,V-MSWF算法无需计算阵列协方差矩阵及特征值分解运算,在高信噪比条件下,具有良好的来波方向估计性能。     

声矢量阵阵元姿态误差自校正算法研究

在实际情况下,声矢量阵存在阵元姿态误差。为充分认知阵元姿态误差,分析阵元姿态误差对声矢量阵波束图的影响。针对有源校正算法受限于实际的工作环境,提出了一种声矢量阵阵元姿态误差自校正算法。该算法通过非线性迭代使目标函数最小化,从而实现阵元姿态误差参数和信源波达方向（DOA）的联合估计。大量计算机仿真结果表明,该自校正算法具有良好的参数估计及快速收敛性能。     

改进递阶GABP算法与一般BP算法在陀螺仪随机漂移建模中的应用分析

针对改进的递阶GABP算法的特点,将其应用于陀螺仪随机漂移建模.通过引入巴特莱特（Bartlett）提出的＂95%置信限＂理论,对改进递阶GABP算法与一般神经网络BP算法的陀螺仪随机漂移建模进行比较,分析得到改进递阶GABP算法更能在较短的时间内建立陀螺仪随机漂移误差的精准模型.     

lp范数约束的模拟电路3层多核故障诊断模型

为提升模拟电路故障隔离精度,结合基于故障特征间一维模糊度的特征选择算法,提出一种改进的l_p范数约束多核超限学习机诊断模型。该模型通过将带权分类误差融入超限学习机优化目标函数中,基于自适应Boosting策略构建了一种3层多核学习框架。在新框架下通过自适应调整训练样本的权重分布,使得每层框架能够聚焦于不同故障样本,进而提升诊断模型的辨识力。通过对2个电路实例的诊断,结果表明：所提模型在不同范数约束下具有近似一致的诊断性能;当故障属性单一时,在平衡漏警、虚警的同时,能够显著提升诊断正确率;当多种属性的故障并存时,能够将难以辨识的故障更加准确地隔离到少数模糊组中。     

相控阵天线相位加权方案的遗传优化算法研究

针对相控阵天线相位加权方案的优化问题,提出了一种基于遗传算法的相位加权方案优化方法.以线阵为例,对相位加权的实现方法进行了分析,并在此基础上,对提出的遗传优化算法进行了计算机仿真实验.仿真分析表明,优化后的天线方向图峰值副瓣电平得到了明显降低,算法具有良好的收敛性能.采用该算法对相位加权方案进行优化设计,可以有效提高设计的效率和质量,因而值得在实际应用中加以推广.     

线阵双基地声纳波束零点形成MUSIC算法

以线阵为双基地声纳接收基地阵列流形,提出了一种基于多信号分类(MUSIC)技术的波束零点形成算法。算法可在屏蔽发射基地强直达波干扰基础上,有效地接收目标回波信号。讨论了干扰强度与干扰波达方向对算法性能的影响。提出了改进的MUSIC波束零点形成算法。在干扰波达方向小幅偏离时,接收基地亦可获得理想的干扰抑制效果。     

信源数目过估计下相干信号的修正MUSIC算法分析

在简要介绍阵列信号处理中广泛采用的MUSIC算法的基础上,分析了信源数目过估计情况下的MUSIC算法测向性能,针对信源数目过估计下MUSIC谱会出现虚假信号的问题,提出了一种适合于相干信号的改进MUSIC算法,仿真结果证实了改进算法的可行性和有效性。     

鱼雷水声同步定位系统抗定位距离模糊算法及仿真

实时准确定位是对鱼雷水声定位系统的基本要求,研究了一种解决鱼雷水声同步定位系统定位距离模糊算法,分析了定位距离模糊的原因,提出了基于水平等距线阵同步定位、相关波门修正时延差等技术的快速定位方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法具有不明显增加硬件成本、不穷举全部模糊解和无需先验位置信息等优点,可以为设计中远程鱼雷定位系统、短基线或超短基线水声定位系统消除定位距离模糊、锁定正确航迹提供借鉴。