非理想条件下换能器阵列指向性研究

该文针对非理想条件下换能器阵列指向性设计问题,建立了理论计算模型,并对呈正态分布和泊松分布的阵元振速及相位对换能器阵列三维指向性的影响规律进行了研究,通过仿真分析发现:非理想条件下换能器阵元性能的不一致性对阵列指向性的影响主要体现在指向性角和指向性三维对称分布两个方面,频率越低,影响越大;不同分布规律的阵元振速及相位对换能器阵列指向性的影响有差异,即其离散度越大影响越显著。该文提出的这种非理想条件下换能器阵列指向性的评估与分析方法可应用于指导换能器阵列指向性设计及大批量生产时换能器阵列指向性参数控制中,兼具理论指导意义与实际工程应用价值。     

基于LS-LMS的智能天线自适应干扰抑制方法

针对基于训练序列的智能天线自适应干扰抑制系统,提出了一种最小二乘(Least squares,LS)-最小均方(Least mean squares,LMS)智能天线自适应干扰抑制方法,该方法首先利用小快拍数LS方法为LMS方法提供初始加权矢量,然后用LMS算法更新加权矢量.对LS、LMS和LS-LMS三种算法复杂度分析比较得知新方法的计算量较小,在快拍数较大或阵元与快拍数均较大时都能有效地提高计算效率.仿真实验表明,新方法性能优于LMS算法,具有较快的收敛速度,且收敛速度与干扰环境无关.     

系统幅相误差的统计拟合

本文讨论了等距线阵幅相误差的自校正，从理想数据协方差矩阵的Ｔｅｏｐｌｉｔｚ结构出发，建立关于系统幅相误差的线性方程组；在最小二乘准则下，采用分离消元处理，使计算量大幅下降，对系统扰动的统计分布以及阵元个数各作了两种假设，根据不同假设下误差的统计特性，提出了几种不同的约束拟合准则，还对所提约束作了统计性能分析，最后，建立了基于广义特征分解的系统误差自校正方法。     

声矢量阵远程定向技术(一)--新的协方差矩阵生成方法

MUSIC等子空间类DOA(direction of arrival)估计算法,以其较高的分辨能力和相对较小的计算量而颇受关注．但如果将其简单引用到声矢量阵中,将矢量传感器(AVS)的振速信息仅仅作为独立的阵元来处理,则并没有充分利用AVS 中声压和振速的相干性,以及由此带来的抗各向同性噪声能力．基于AVS中声压和振速的相干性原理,提出了一种新的声矢量阵协方差矩阵牛成方法．该方法完全利用了AVS的平均声强抗噪原理,具有较强的抗各向同性噪声能力,可将子空间类DOA估计方法与声矢量阵技术更为有效地结合起来,实现远程高分辩DOA估计．理论分析和基于湖试数据的仿真实验证明了新方法的有效性．     

一种均匀圆阵子阵干扰抑制DOA估计算法

常规空间谱估计算法在强干扰背景下往往无法正确估计弱信号的来波方向。针对此问题,本文提出了一种均匀圆阵子阵干扰抑制波达方向估计算法。将整个阵列划分为若干个子阵,利用提出的最小二乘波束形成算法分别对子阵波束加权以抗干扰,加权后的子阵可以看作是一个‘有向阵元’,将它们组成一个新的虚拟阵列,再进行超分辨谱估计。该方法通过子阵波束形成抑制强干扰,子阵输出中消除了强干扰分量,因此能够实现弱信号波达方向的正确估计,同时弱信号到达角估计的成功概率也得到了提高。最后计算机仿真实验验证了本文算法的有效性和正确性。      

一种视频序列的超分辨率重建算法

本文构建了一种视频序列超分辨率重建框架.在此框架下,讨论了基于最小二乘规整化泛函的单帧图像的超分辨率重建算法及其收敛性、凸性和参数选择等;还提出了基于加权矩阵的运动配准融合,并研究了运动补偿阵和加权阵的构成和特点.仿真结果表明方法的有效性和实用性.     

一种视频序列的超分辨率重建算法

本文构建了一种视频序列超分辨率重建框架.在此框架下,讨论了基于最小二乘规整化泛函的单帧图像的超分辨率重建算法及其收敛性、凸性和参数选择等;还提出了基于加权矩阵的运动配准融合,并研究了运动补偿阵和加权阵的构成和特点.仿真结果表明方法的有效性和实用性.     

基于声矢量阵正则相关技术的信源数目估计

将声压阵正则相关技术(CCT)应用到声矢量阵,提出了3种基于声压、振速联合处理的声矢量阵正则相关算法.利用声矢量传感器可以获得更多信息量,避免了CCT算法因子阵划分引起孔径减小问题,同时利用声压、振速联合处理获得额外处理增益.仿真结果表明,与声压阵CCT算法相比,该算法具有更低的信噪比检测门限;在各向异性噪声背景下,其中两种算法性能明显提升.     

基于最小二乘虚拟阵元的解模糊方法

阵列信号处理中,当阵元间距〈1/2波长时方向估计会出现模糊。文中提出一种基于最小二乘虚拟阵元的方向估计解模糊方法,该方法根据实际已知阵元的接收数据,运用最小二乘法估计出相邻阵元间虚拟阵元上的接收数据,在实际孔径不变的情况下使阵元间距减小,从而实现了方向估计的解模糊。同时,文中还对此方法在解模糊时的虚拟阵元数进行了分析。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

基于虚拟阵技术与LS的宽带DBF算法

数字侦察接收机带宽可能覆盖几个倍频，因此若按照信号最高频率信号半波长作为阵元间距，则会出现严重的阵元间耦合，而若按照信号最低频率信号半波长作为阵元间距，则对高频信号出现严重的栅瓣。针对上述问题，提出了虚拟阵技术和LS算法融合的宽带DBF算法，成功抑制了高频信号的栅瓣。研究了EAVA、TAVA两种虚拟阵技术，两种技术不需要侦察信号的先验知识，应用两种快速计算虚拟阵元信号的算法，对于最终得出来的阵元信号选用最小二乘(LS)算法进行宽带聚焦处理，最后波束形成。仿真信号选用S波段(2~4GHz)雷达信号，结果表明在同一真实阵元数情况下，两种算法均能抑制信号栅瓣，并且缩小主瓣宽度，从而提高数字侦察接收机的角度分辨率。     

基于DDS和Taylor加权发射波束形成研究

提出了一种对水声换能器基阵的发射波束进行优化控制的方法。首先,根据Taylor加权的计算公式,计算出可获得低旁瓣波束各阵元的幅度加权系数;然后,应用直接数字频率合成(DDS)技术设计出每个阵元偏移一定相位的发射信号;最后,结合高性能现场可编程门阵列(FPGA)技术,设计了8元直线阵的发射波束形成。仿真计算和实验结果表明,文章设计的方法不仅能实现低旁瓣的发射波束,还能很精确地控制发射波束角度,为以后的实际工程实现提供了参考方案。     

A hybrid array minimizing the effects of the random weight vectorerrors in the LMS array and the Applebaum array

A hybrid adaptive array that combines the least mean square-error (LMS) array and the Applebaum array is presented. The array minimizes the effect of the random errors in the weight vectors of the LMS and Applebaum arrays. These weight vectors containing random errors are scaled and combined to yield a novel weight vector. The mean square error (MSE) is used as a measure of performance to derive optimal weighting factors. An algorithm is devised to adjust the weighting factors automatically by an iterative procedure based on the complex LMS algorithm to achieve the optimum weighting factors. It is shown that the hybrid array performs better than the Applebaum array or the LMS array. In addition, it is less sensitive to the random weight vector errors     

矢量垂直阵的物体深度辨识研究

为有效对水面物体、水下物体实现深度判决,研究了利用垂直布设的矢量水听器组的声压和水平振速互谱函数有功分量的正负号进行判决的方法,该方法适用于变声速环境的浅海甚低频(VLF)声场物体深度辨识。依据在波导中只存在两阶简正波的条件,分析水域深度与探测频率范围的关系,并就几种不同声速剖面情况进行仿真分析。对千岛湖水声试验中的数据进行处理,辨识结果和实际深度符合良好,正确率80%及以上。      

Subspace intersection method of high-resolution bearing estimation in shallow ocean using acoustic vector sensors

The subspace intersection method (SIM) provides unbiased bearing estimates of multiple acoustic sources in a range-independent shallow ocean using a one-dimensional search without prior knowledge of source ranges and depths. The original formulation of this method is based on deployment of a horizontal linear array of hydrophones which measure acoustic pressure. In this paper, we extend SIM to an array of acoustic vector sensors which measure pressure as well as all components of particle velocity. Use of vector sensors reduces the minimum number of sensors required by a factor of 4, and also eliminates the constraint that the intersensor spacing should not exceed half wavelength. The additional information provided by the vector sensors leads to performance enhancement in the form of lower estimation error and higher resolution.     

Modeling and analysis of fiber-optic mode transducers: single fiberwith periodic perturbations

The fiber-optic LP₀₁&lrarr2;LP₁₁ mode transducers are analyzed by a scalar coupled-mode theory with vector correction. The authors deal with fiber-optic mode transducers made of a single fiber with periodic perturbations due to microbends, acoustic waves, or a photoinduced index grating. Both the couplings caused by the index perturbations and by the vector property of the fields (polarization effect) are taken into account in the analysis. Approximate analytical solutions to the coupled-mode equations are obtained. The power exchange among the modes along the fiber and spectral properties of the mode transducers are examined. The functions of the mode transducers used as wavelength filters and polarizers are studied     

ADCP压电换能器及其校准方法研究进展

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)在海洋学中应用广泛,是目前最主要的流速流量测量设备,其关键部件是压电换能器,用以发射和接收声学信号。该文结合ADCP仪器自身的发展,梳理了ADCP压电换能器及其阵列的研究进展,并对压电换能器及ADCP的校准方法进行简要概述。     

Rayleigh-wave delay line using two grating-array transducers at 2.55 GHz

Grating-array transducers are used to launch acoustic surface waves at 2.55 GHz on a LiNbO3 substrate. The insertion loss of a 1.5 ?s delay line is equal to 39 dB with matching stubs at input and output. The 3 dB bandwidth is equal to 87 MHz. For this frequency range, array transducers are easier to fabricate than standard interdigital transducers. Performances of the two types of transducers are compared.     

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

针对阵列天线受舰船甲板低频机械随机振动引发振子位移变化导致的测向误差问题,建立了天线振子随机振动误差模型,仿真分析了天线阵列3个轴向随机振动模式对测角接收信号的影响,提出了一种基于多个接收机在不同位置同时测量的测角误差校正方法.该方法采用最小二乘法得到多个误差校准矢量,通过调用天线波束指向扇区内校准矢量的方法进行误差补偿,解决了低频随机振动模式下阵列天线测角误差的校准问题.该方法已应用到舰载微波着舰引导系统数据解算中.     

基于传播算子的声学矢量传感器阵列 扩展孔径二维DOA估计算法

 本文提出一种基于传播算子的声学矢量传感器阵列扩展孔径二维DOA估计算法.首先,利用传播算子方法得到一组高精度模糊的DOA估计值;然后,利用声学矢量传感器的特点得到另一组低精度无模糊的DOA估计值;最后,利用无模糊估计值对模糊估计值进行解模糊处理,得到高精度无模糊的DOA估计值.提出的算法无需进行特征值分解或奇异值分解进行信号子空间/噪声子空间的估计.与基于ESPRIT的算法相比,提出的算法的计算量约为信号个数与声学矢量传感器个数的四倍之比.计算机仿真结果表明在信噪比不是很低时,提出的算法与基于ESPRIT的算法具有相当的估计性能.     

Tracking performance of the RLS algorithm applied to an antennaarray in a realistic fading environment

In this paper, frequency domain techniques are used to derive the tracking properties of the recursive least squares (RLS) algorithm applied to an adaptive antenna array in a mobile fading environment, expanding the use of such frequency domain approaches for nonstationary RLS tracking to the interference canceling problem that characterizes the use of antenna arrays in mobile wireless communications. The analysis focuses on the effect of the exponential weighting of the correlation estimation filter and its effect on the estimations of the time variant autocorrelation matrix and cross-correlation vector. Specifically, the case of a flat Rayleigh fading desired signal applied to an array in the presence of static interferers is considered with an AR2 fading process approximating the Jakes' fading model. The result is a mean square error (MSE) performance metric parameterized by the fading bandwidth and the RLS exponential weighting factor, allowing optimal parameter selection. The analytic results are verified and demonstrated with a simulation example