一款宽带圆柱阵研究

圆柱阵换能器具有水平全向的优势,已广泛应用在水声探测领域。文章研究了一款宽带圆柱阵,利用匹配层技术拓宽圆柱阵阵元的带宽,通过有限元仿真优化单个换能器阵元带宽、发送电压响应和阻抗等参数。同时通过仿真以阵元错位密集方式形成圆柱阵,对阵元的个数及排列方式进行仿真优化,制作了一款宽带圆柱阵并进行了测量,圆柱阵直径为400 mm,高度为435 mm,圆柱阵的工作频段为20~30 kHz,频带内起伏3 dB,最大发送电压响应为160.5 dB,圆柱阵-3 dB水平波束宽度为360°。     

带障板圆柱阵的指向性特性

本文给出了通用性较强的适于工程计算的带障板接收圆柱阵空间指向性函数的数学模型;稍作限制,此模型也适用于发射圆柱阵。同时给出了具有不同障板形式的圆柱阵指向性函数的表达式。最后用一实例,证明了本文提出的数学模型的实用性。     

宽带稀疏圆柱阵的实验研究

本文通过对宽带稀疏圆柱阵试验给出的测试结果与理论值的相当吻合这一点，验证了我们在设计圆柱阵中所采用的理论计算公式在工程上的实用性。文中还特别指出当选用适当的幅度加权因子对宽带稀疏圆柱阵中出现的大旁瓣（栅瓣）是能够进行有效抑制的。     

大稀疏阵的高分辨阵列处理

为提高阵列的分辨力、减小阵元间的互耦影响而拉大了阵元间距,为消除由此而引起的空间频率混叠,设计了一种将此阵列与一般雷达配合的多基地处理新方法。这种方法不仅消除了空间频率混叠,而且大大地提高了有效信噪比。模拟结果显示了本文方法的有效性。     

稀疏矢量阵设计的模拟退火算法

对于均匀间隔线列阵,由采样定理可知,当阵元间距超过信号波长的一半时,指向性图会产生与目标等高的栅瓣。为了获得高分辨率,同时避免栅瓣出现,需要大量的传感器。为了减少设备复杂度,可以采用稀疏布阵技术,以较少的阵元获得较高的分辨力。将模拟退火算法应用到稀疏矢量水听器阵的设计中。通过优化阵元位置控制指向性图,可以获得无栅瓣的指向性图。给出了优化后的稀疏矢量阵与均匀间隔矢量阵的指向性图比较。     

基元振幅不一致性对圆柱阵指向性特性的影响

专门讨论了基元振幅不一致性对圆柱阵指向性特性的影响。圆柱阵母线上基元的不一致性对圆柱阵水平指向性毫无影响;圆柱阵垂直指向性主要取决于母线的指向性,因而能用线阵的布阵设计来预估圆柱阵垂直指向性特性。     

宽带水声参量阵指向性设计与实验验证

利用宽带水声参量阵可产生高指向性宽带低频声束,推导了宽带水声参量阵生成低频声束的自解调理论模型,对其换能器指向性进行了分析与设计,并研制出了宽带水声参量阵样机。测试结果表明：该样机产成的2 kHz声束的-3 dB指向性锐角约为2.6°,具有很好的指向性,且旁瓣抑制效果好,能够产生无旁瓣的高指向性低频声束。这为解决浅海水声通信的多途干扰、远程水声保密通信等问题提供了一条新思路。     

利用阵元串并方式拓宽圆柱阵垂直波速宽度

在保证基阵增益变化不大条件下，通过调整阵元的串并组合方式增大基阵垂直波束宽度来拓宽圆柱阵的垂直观察范围，并用试验验证了此方法的可靠性和正确性。     

星载稀疏阵扫描模式干涉雷达动目标检测研究

地面动目标检测(GMTI)是星载分布式雷达的重要应用之一,利用星载稀疏阵可增加系统虚拟孔径,以改善动目标检测性能.扫描模式干涉雷达(Scanning Pattern Interferometric Radar,简称SPIR)是一种雷达天线阵波束扫描的新型GMTI雷达,用点扩展函数(Point Spread Function,简称PSF)与扫描结果进行解卷积,就能恢复出地物后向散射系数,然后利用杂波位置来检测动目标.本文分析了SPIR方法的基本原理,并对有不同位置误差的阵列进行了SPIR仿真,比较仿真结果发现,在一定误差范围内,准确测量孔径实际位置比精确控制孔径位置更重要.     

大尺寸高频圆柱阵水密结构设计

介绍一种中心频率为30kHz的高频圆柱基阵,针对其结构形式和工作特点,重点阐述其水密结构设计方法。这种水密方法采用基阵外表面包覆硫化橡胶套,中间填充透声聚氨酯材料的水密形式。用该方法制成的基阵适合长期浸泡海水、密封可靠、透声性能好、成本低廉。     

换能器幅相不一致性对圆柱基阵性能的影响

本文针对圆柱基阵换能器的多种实际排列计算了换能器幅相不一致性对基阵性能的影响。所得结论对工程设计有参考价值。     

圆柱阵主动声纳混响抑制方法研究

圆柱阵主动声纳混响的强非均匀性,会降低空时自适应处理的性能。对圆柱阵主动声纳混响的空时二维分布特性以及混响数据的非均匀性进行分析,在此基础上研究了基于修正的角度-多普勒补偿(Modified Angle-Doppler Compensation,MADC)和导数更新技术(Derivative Based Updating,DBU)的降维自适应处理方法在圆柱阵声纳混响抑制中的应用。仿真结果表明:这两项技术可降低混响的非均匀程度,对运动中的圆柱阵主动声纳有较好的混响抑制效果,其性能更接近最优处理。     

一种宽带数字阵雷达系统设计与试验研究

全面介绍一种宽带数字阵雷达的系统设计,论述系统构成及其工作原理,详细阐述宽带射频采样数字化接收组件和大容量高速通用并行信号处理系统设计,分析该试验平台的在窄带和宽带信号工作方式下的试验结果,验证系统性能,指出未来研究的方向。     

圆柱阵主动声纳空时混响仿真及空时特性分析

经典的单元散射模型混响仿真方法无法应用于主动声纳空时自适应处理（space-time adaptive processing,STAP）算法研究。提出了一种基于单元散射模型的适合主动声纳STAP算法研究的圆柱阵混响仿真方法。根据声纳发射信号的距离和多普勒分辨力将海洋空间划分成若干个散射单元,将每个散射单元对各个通道混响的贡献在时域分别进行求和,得到各个通道的混响时间序列。仿真综合考虑了多种影响混响的因素,包括发射信号的参数、声呐平台的运动、海洋环境等。对仿真结果的空时特性进行了分析,结果表明仿真数据能够满足STAP算法研究的需要。     

水下小体积阵的二维宽带目标被动定位

传统的宽带聚焦波达方向估计算法需要预估方位信息,不准确的前期预估将使最终估计结果出现较大误差。研究了一种基于无噪相关矩阵的二维宽带聚焦算法,利用各频点的频域无噪相关矩阵构造聚焦矩阵,不需要进行前期预估,避免了前期预估对最终估计结果的影响,且适用于任意结构阵列。该算法计算复杂度低,分辨率高,估计误差小。当基阵布放的深度已知时,可实现目标定位。基于9元体积阵的目标被动定位,对该算法进行了验证。     

一种高频宽带大尺寸的圆柱换能器的设计方法

介绍了一种新的圆柱换能器的设计方法。该高频宽带大尺寸的圆柱换能器采用压电陶瓷颗粒拼接而成,在外层添加一层匹配层,通过对匹配层材料及厚度的选择来提高与水的匹配性能,实现宽带能量传输。     

无方位模糊的非均匀稀疏阵MVDR测向方法

稀疏阵能够获得更大的阵列孔径,但常规波束形成(Conventional Beam-Forming,CBF)对非均匀稀疏阵测向时会出现方位模糊。提出了一种基于最小方差无畸变响应(Minimal Variance Distortionless Response,MVDR)同局部非稀疏的非均匀稀疏阵(Non-Uniform Sparse Array,NUSA)的设计相结合来抑制方位模糊的方法(NUSA+MVDR),对其无方位模糊现象进行了理论分析,表明MVDR这一非线性处理方法对伪峰有很好的抑制能力。针对一种典型的NUSA(Typical NUSA,TNUSA),进行了TNUSA+MVDR数值仿真实验,其结果和理论分析一致,表明:1 MVDR有很强的NUSA检测能力,在所给仿真条件下,等效阵元间距为50倍波长时,仍能很好地抑制方位模糊;2TNUSA+MVDR较阵元数相同的均匀非稀疏阵列的CBF和MVDR有更高的方位分辨力;3阵元数一定,TNUSA+MVDR方位分辨力随着等效间距增加而提高,最小可分辨角度反比于等效间距;4等效间距一定,TNUSA+MVDR方位分辨力随阵元数增加而增加。海上实验在等效阵元间距为10倍波长条件下部分验证了NUSA+MVDR的检测性能。     

一种海洋宽带噪声场数值模拟方法

本文研究了在水声基阵设计中用数值模拟产生海洋宽带环境噪声场的方法。通过设计宽带特殊频率响应滤波器和精确时延滤波器来构造海洋宽带空间均匀噪声场中的阵列信号（噪声），并给出了圆环形阵的计算机模拟。计算机模拟结果验证了该方法的实用性和有效性。该方法能够较真实地模拟出海洋宽带环境噪声中任意基阵接收的阵列数据。     

天基多载频稀疏阵STAP方法的幅相误差影响

地面动目标检测 (GMTI) 是天基分布式雷达的重要应用之一, 采用多载频模式可有效减少孔径稀疏引起的动目标检测盲区, 提高 GMTI 性能. 针对多载频天基稀疏阵雷达的空时自适应处理 (STAP) 方法, 基于多通道幅相误差模型, 推导了多载频模式下存在幅相误差的杂波协方差矩阵表达式. 通过仿真分析了幅相误差对多载频稀疏阵最优 STAP 方法的影响.