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1.
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一种改进的非均匀线列阵宽带波束形成方法
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郭祺丽 孙超《计算机仿真》,2011年第28卷第9期
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研究无线网络宽带信道优化问题,关于非均匀线列阵可以使用较少的阵元避免栅瓣的出现,针对非均匀线列阵的宽带波束形成问题.采用非均匀线列阵进行宽带波束形成方式,为了使非均匀线列阵在无失真接收信号的同时更好地抑制噪声,需要设计低旁瓣的宽带恒定束宽波束；利用渐近理论宽带非均匀线列阵的设计方法和优化方法相结合,提出了一种改进的宽带非均匀线列阵的设计方法,并给出了一个设计实例.仿真结果表明,方法可以在使用较少阵元数的情况下避免栅瓣的出现,同时得到低旁瓣的宽带恒定束宽波束,更好地满足波束性能要求,提高了宽带性能.
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2.
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基于基阵特性提高声发射频次的方法研究
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《测试技术学报》,2017年第4期
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针对传统的多波束探测效率低等问题,提出了一种利用栅瓣来提高声发射频次的方法.在设计发射波束形成的基阵时,为了防止由于阵元间距过大产生栅瓣,通常采用密排阵的方式来规避栅瓣现象,但这样又会增加发射机的复杂程度.然而,栅瓣的存在也有其本身可以利用的价值.本文利用MATLAB对发射波束形成的方向图进行了仿真分析,总结了在不同基阵条件下主瓣和栅瓣的变化规律.介绍了利用线列阵同时向两个不同方向发射波束的方法,并利用加权法对阵列特性进行了优化.
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3.
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小型阵列宽带恒定束宽波束形成器仿真研究
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张天伟 陈航 马存宝 宋东《计算机仿真》,2013年第30卷第5期
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关于优化宽带恒定束宽波束形成,是阵列小型化和对低频宽带信号探测的核心问题.为了研究阵元间距小于四分之一波长的线列阵的宽带恒定束宽波束形成器设计,提出了FIR滤波器的适用于小型传感器阵列的时域恒定束宽波束形成方法,分析了频域和时域宽带波束形成的特点,进行了时域宽带恒定束宽波束形成器的设计.根据最小均方准则,求出了频域子带波束形成加权向量,使工作频带内各子带波束主瓣趋近于期望波束,同时控制工作频带内波束旁瓣响应幅度,波束图主瓣形状设计与期望频率响应FIR滤波器的设计问题都转化为二阶锥规划方法,从而实现工作频带内的恒定主瓣束宽.通过仿真证明,改进方法可使密排阵列在2000Hz ～ 4000Hz工作频段范围内具有恒定束宽的方向特性.
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4.
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基于二阶锥规划的非均匀线列阵优化波束形成
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陈鹏 马晓川 闫晟 梁亦慧《电声技术》,2008年第32卷第4期
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针对常规Chebyshev方法只能应用于均匀线列阵恒定旁瓣级优化波束形成的问题,提出基于二阶锥规划的非均匀线列阵恒定旁瓣级优化波束形成方法.该方法根据波束形成器在期望信号方向无失真响应和旁瓣级恒定条件下最小化波束噪声输出功率的准则来设计优化波束形成.这种优化波束形成问题可以通过数学变换转化为标准二阶锥规划形式进行求解.仿真结果表明,通过选取合适的旁瓣约束范围,所提方法对于均匀线列阵和非均匀线列阵均可以取得理想的恒定旁瓣级优化波束形成结果.
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5.
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旁瓣约束方向不变恒定束宽波束自适应综合 被引次数：1
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幸高翔 蔡志明《声学技术》,2009年第28卷第2期
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将自适应加权方法应用于波束图的主瓣控制研究，提出了方向不变恒定束宽波束形成算法。在波束图旁瓣区域引入若干虚拟干扰源，自适应调整干扰强度，改变波束形状。以主瓣某一指向的波束宽度为参考，以每次迭代后波束图最低旁瓣峰值与主瓣峰值的差作为下次迭代运算的预设主旁瓣比，在保持主瓣区域宽度不变的情况下，用自适应综合的方法获得不同主瓣指向上的最低均匀旁瓣。将该算法应用于均匀线阵和半球面阵，均在±60°的范围内得到了方向不变恒定束宽波束。研究表明，该算法不仅适用于均匀线列阵，也可用于任意结构阵列。
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6.
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基于差分进化算法的宽频带扫描不等间距直线阵设计
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李帆 徐芸 焦永昌《微波学报》,2012年第28卷第S2期
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设计了宽频带波束扫描不等间距直线阵列天线。在阵列天线孔径尺寸、带宽和最大波束扫描角度给定的情况下，采用DE 算法极小化直线阵在工作频带内扫描方向图的峰值副瓣电平，求得最优的阵元间距分布。仿真结果表明，不等间距排布方式可在工作频带内有效地抑制直线阵方向图的栅瓣。采用Ansoft HFSS 软件对优化后的直线阵进行了建模仿真，HFSS 仿真结果与优化计算结果基本吻合。
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7.
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近场MVDR聚焦波束形成被动定位方法
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熊鑫 章新华 黄冠 卢海杰 兰英《鱼雷技术》,2010年第18卷第6期
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该文系统地研究了最小方差信号无畸变响应（MVDR）聚焦波束形成方法的定位性能,特别是对该方法定位性能受某个参数的影响情况进行了较详细的研究。首先分析了近场情况下线列阵接收信号的模型,然后分别推导了常规聚焦波束形成和MVDR聚焦波束形成的定位原理。仿真比较了这两种定位方法的定位性能,以及MVDR聚焦波束形成被动定位方法在不同的阵元间距和不同的目标距离情况下的定位性能。仿真结果表明,与常规聚焦波束形成相比,MVDR近场聚焦波束形成在提高分辨率的同时,减小了＂混叠＂影响,具有更为平滑的背景和更低的旁瓣级,同时认为,为了得到比较好的定位效果,目标应处于相对于＂近场＂的位置,从而为目标精确定位提供依据。
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8.
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基于分子阵预处理的最小方差无畸变响应波束形成方法
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《探测与控制学报》,2018年第6期
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针对最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成中背景噪声和旁瓣级对弱目标检测影响问题,提出了基于分子阵预处理的MVDR波束形成方法。该方法首先对线列阵接收数据进行分组处理;然后按搜索角度对各组数据进行相移、相加处理,得到一组新数据;最后按MVDR波束形成思想对该组新数据进行处理,可得到低背景噪声和旁瓣级波束。理论推导分析、数值仿真和实测数据处理结果均表明,该方法对线列阵接收数据进行了分子阵预处理,相比MVDR波束形成,有效提高了线列阵接收数据协方差矩阵中信号含有量和信噪比,输出背景噪声级和旁瓣级得到了10dB以上的改善,降低了背景噪声和旁瓣级对MVDR波束形成检测弱目标的影响,提高了MVDR波束形成对弱目标的检测效果。
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9.
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超声相控线阵探头线列参数对波束指向性的影响
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杨天雪 徐春广 肖定国 李爽《无损检测》,2009年第31卷第3期
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在超声相控阵检测过程中，为消除栅瓣，降低旁瓣，减小主瓣角宽度，通过仿真的方法系统地讨论了超声相控线阵探头的阵元数、阵元间距、偏转角度和阵元宽度对指向性和声场的影响。得到了线列参数与指向性的关系，为超声相控线阵探头的设计优化提供了依据。
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10.
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单向水听器及其在波束形成中的应用
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魏志强 王英民 苟艳妮 郭拓《声学技术》,2014年第6期
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提出常规反向波束形成技术,构建了单向水听器,并探讨其应用于阵列波束形成的可能性。系统地构建单向水听器模型,导出常规反向波束形成技术,证明得到其空间响应单指向性的存在条件,其指向性指数在3~4.8 d B范围内。以单向水听器为基元构建标准线列阵进行常规波束形成,并与全向水听器比较,理论证明了使用单向水听器能够为线列阵提高3~4.8 d B的指向性指数。仿真实验结果验证了单向水听器自身具有心脏形空间响应、3~4.8 d B的指向性指数和空间响应的宽带一致性等三种特性,使用单向水听器能够在主瓣宽度不变的同时降低旁瓣级、提高指向性指数、保持良好的稳健性。因此,提出的常规反向波束形成技术是一种构建单向水听器的有效方法,在阵列波束形成中使用单向水听器是可行的、有利的。
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11.
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一种任意阵形的波束图优化设计方法
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《水雷战与舰船防护》,2017年第1期
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针对常规波束运用到复杂传感器阵列时旁瓣较高的缺点,给出了一种适用于任意阵形和阵元指向性的传感器阵列的主瓣约束条件下的最低旁瓣优化波束图设计方法。通过计算机仿真结果表明,该低旁瓣波束形成方法相比于常规波束的旁瓣控制方法,在同等主瓣宽度的情况下可以获得更低的旁瓣级。
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12.
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小型化线列阵研究
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张天伟 陈航 杨虎《声学技术》,2008年第27卷第6期
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介绍了一种小型化线列阵,阵结构与常规线列阵最大的不同在于阵元间距小于四分之一波长。通过理论分析和仿真计算优化了各阵元的最佳权系数,获得了良好的指向性,得到了实验的证明。小型化线列阵的指向性图具有四大特点：①单向性：仅在半空间出现一个轴对称的主波束,无栅瓣和次瓣。②端射特性：主波束出现在线阵的轴射方向。③超指向性：在阵的尺寸远小于二分之一波长条件下不仅可以获得良好的指向性图,并且波束宽度随阵元间距的减小而减小。④恒定束宽特性：在阵元间距小于八分之一波长条件下,波束宽度随频率变化非常平缓。这种小型化基阵也可用于大型基阵如拖曳阵和展开式体积阵的子基阵,进行低频宽带信号的检测。
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13.
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基于仿真退火算法的任意阵列宽带波束形成
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甘甜 王英民 刘若辰《计算机仿真》,2010年第27卷第3期
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提出了基于仿真退火算法优化思想的任意宽带波束设计方法,其期望响应由工作频带划分成的等间隔窄子带上旁瓣波束形成权系数构成。各个子带上的低旁瓣波束则采用基于仿真退火波束形成原理的波束优化设计方法得到。借助计算机对二十四元圆阵进行波束优化设计。结果表明,使用上述方法设计的波束与常规方法相比,获得了更低的旁瓣级和更稳定束宽,充分说明了方法的可行性和有效性。
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14.
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采用约束最小平方和法实现近场波束形成
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郭祺丽 孙超《声学技术》,2007年第26卷第6期
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本文研究了近场情况下的波束形成问题。对于任意结构阵列,提出了实现近场波束形成的一种约束最小平方和法,由近场信号模型来设计近场波束。该方法在对波束旁瓣施加约束的条件下,使波束主瓣的误差平方和最小,可借助于优化工具箱实现。该方法在主瓣区域和旁瓣区域都能得到满足设计要求的波束性能,不仅可以方便地控制期望响应,而且简单易行。基于32元均匀离散圆阵的仿真设计结果表明了本文方法的有效性。
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15.
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近场波束形成的约束最小平方和法
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郭祺丽 孙超《声学技术》,2006年第25卷第2期
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文章研究了近场情况下的波束形成问题。对于任意结构阵列,提出了近场波束形成的一种约束最小平方和法,用近场信号模型来设计近场波束。该方法借助于优化工具箱,在对波束旁瓣施加约束的条件下,使波束主瓣的误差平方和最小。该方法在主瓣区域和旁瓣区域都能得到满足设计要求的波束性能,可以方便地控制期望响应,简单易行。基于32元均匀离散圆阵的仿真设计结果表明了文中方法的有效性。
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16.
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相控阵天线栅瓣效应与规避
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单福悦 未连保 李彬 李大鹏《无线电工程》,2009年第39卷第12期
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相控阵天线由许多阵元排列组成。根据不同的阵元间距和波长的关系,给出了栅瓣出现的位置。搭建了一个试验平台,通过控制扫描角度可以看到栅瓣出现的位置。采用相控阵天线技术结合传统天伺系统的方法,可以扩大天线的扫描范围,并且起到了规避栅瓣的作用。简述了多波束形成过程,论述了阵列天线的空间功率合成,并仿真出天线多波束方向图的理论值,与实验得到的结果相吻合。对工程起到指导作用。
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17.
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拖曳线列阵波束形成的级数模型
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单秉彝《声学与电子工程》,1988年第4期
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利用基阵形状的级数表示形式,借助声场中的平面波,估计阵形系数,确定每个基元坐标的估计值,恢复畸变线列阵的波束形成性能,实现未知形状线列阵的波束形成。文中提出主瓣陡度法作为判别准则,所需运算量比最大陡度法减少一个数量级以上。
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18.
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基于近场聚焦波束形成方法的声场定位研究
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陈泓宇 吴伟伟 王明宇《计算机仿真》,2014年第31卷第10期
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海洋环境中的声场定位,是水声学研究领域中的一个经典问题,尤其是用于海区警戒来监听敌方潜艇的近场定位问题.以往的近场定位研究,通常使用线列阵模型,利用常规聚焦波束形成方法进行定位处理,不仅出现了“左右舷模糊”问题,而且对信号定位不甚理想.为此提出基于半圆阵的四阶累积量MUSIC近场聚焦波束形成算法.通过仿真比较了多种聚焦波束形成在近场线列阵和圆阵条件下的定位性能,结果表明,半圆阵成功地解决了直线阵列出现的“左右舷模糊”问题,基于四阶累积量的MUSIC近场聚焦波束形成可以达到更为平滑的背景以及较小的旁瓣级,定位性能明显优于基于MVDR算法的聚焦波束形成高分辨率被动定位方法.
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19.
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基于声压梯度分析的小间隔直线阵端射波束形成
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王冬海 杨益新 蒋伟《鱼雷技术》,2008年第16卷第5期
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波束形成中波束图的主波束宽度和旁瓣级是最重要又相互矛盾的一对指标.直线阵在端射方向具有超增益现象,能够获得比常规波束窄得多的波束.而Dolph-Chebyshev等人提出的阵元幅度加权理论可以使得在主波束宽度一定的情况下获得最低的旁瓣级.本文结合两者的优点,提出了一种基于声压梯度分析的小间隔直线阵端射方向波束形成方法.该方法通过均匀直线阵的阵列流形提取出阵列中心点处的各阶声压梯度模态,然后在模态域进行Dolph-Che-byshev(DC)加权,再把模态域权值变换成阵元域权值.针对阵元间距小于半波长的直线阵进行了计算机仿真,仿真结果表明,该方法得到的波束图主瓣宽度远小于相同旁瓣级的常规DC加权波束图,有效提高了波束空间处理增益.
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20.
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基于子阵协方差矩阵的线列阵扩展
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毛卫宁 钱进《兵工学报》,2022年第5期
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针对现有线列阵扩展方法低信噪比时信号检测与波达方向估计性能下降、鲁棒性差、要求信源信号具有非圆对称性等问题，提出一种线列阵扩展方法。该方法将线列阵按奇、偶阵元分成两个子阵，通过两子阵的协方差矩阵消除噪声的影响，利用两子阵的协方差矩阵及线列阵旋转不变性重构阵列接收数据，实现一维线列阵扩展。仿真和实测数据处理结果表明，该方法降低了波束输出旁瓣，提高了弱目标的探测性能，不要求信源信号具有非圆对称性，具有较好的工程应用价值。
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