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相似文献
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1.
线列阵多倍频程宽频带恒定束宽的实现   总被引:1,自引:0,他引:1  
吴国清  童伟峰  方华 《声学技术》2004,23(Z1):185-187
利用N+1个嵌套线列阵在工程上实现了N个倍频程恒定束宽的波束形成.各个嵌套阵用切比雪夫加权,第I个倍频程对应的长短阵的输出信号分别通过数字低高通补偿滤波器相加后再通过第I倍频程椭圆带通滤波器,最后把N个带通滤波器的输出信号相加,则获得宽带恒定束宽的波束输出信号.文章给出了N个嵌套线列阵的宽频带恒定束宽的方向性图.  相似文献   

2.
1.引言 在声呐基阵设计中信号通常采用宽带形式,这就要求宽带信号通过基阵系统后无畸变,为此人们提出各种恒定束宽的宽带波束形成器设计方法.智婉君等提出了空间重采样的宽带波束形成器[1][2],但是由于实际阵列空间孔径有限,不能很好的满足采样定理,因此这种方法精度较低;杨益新等提出的适用于任意阵列结构设计的宽带波束形成器设计较为复杂,推导实现比较困难[3];而朱维杰,孙进才等提出了基于DFT插值[4]和FIR滤波器自适应模拟的宽带波束形成器方法[5],但是DFT插值方法需要基阵灵敏度满足一定关系式,才能使得阵列波束图不依赖于频率而变化,应用上具有局限性.他们提出的FIR宽带波束形成器法为了能利用自适应法得到宽带波束形成器在其他频率处的权矢量,需要人为构造一组在空间均匀分布的远场信号去激励自适应波束形成器,这无形中增加了计算量和设计复杂度.  相似文献   

3.
付彦  刘劲军 《声学技术》2013,32(1):50-53
对于存在不同线谱成分的宽带信号而言,提取这些线谱成分进行恒定束宽波束形成,可以达到增强信号的目的。自适应陷波器(Notch滤波器)具有频率跟踪和相位估计的特性,基于此提出了一种自适应恒定束宽波束形成技术。对于基阵接收到的信号,以其各阵元之间的相位差为媒介,在Notch滤波器离线重构相移波束形成中提取"低频慢变化"的相位信息,对其进行补偿,使输出的重构信号具有"高频快变化"的相位信息,以此将不同频段的信号进行恒定束宽波束形成。以舰船辐射噪声为例,通过仿真和实验研究证实了该方法的有效性。  相似文献   

4.
张大海  杨坤德 《声学技术》2008,27(3):439-445
提出了基于协方差矩阵加权方法的恒定束宽波束形成方法,它适用于任意几何形状和阵元方向性的传感器阵列。设计方法为:首先将设计频带分成若干子带,采用优化方法,通过对各子带波束施加约束,设计出具有设定波束形状的各子带波束。然后,对各子带波束进行能量综合,完成宽带信号处理。该方法解决了协方差矩阵加权波束形成方法在宽带系统中会出现的频谱畸变问题.提高了其宽带信号处理性能,为此类的宽带系统设计提供了理论支持。通过计算机仿真和湖试实验数据验证了方法的正确性。  相似文献   

5.
滤波求和恒定束宽波束形成器设计   总被引:3,自引:3,他引:0       下载免费PDF全文
刘云  李志舜 《声学技术》2003,22(4):262-264,268
文章在深入分析连续阵的恒定束宽波束形成理论基础上,将阵元权系数等效为两级滤波器,第一级只该与基阵的孔径分布有关,第二级只与基阵的维数有关,给出了滤波器的设计方法。通过时域的滤波求和实现恒定束宽波束形成,避免了频域分解,降低了运算量。该方法可用于一维、二维和三维情况,并且适用于任意带宽。基于非均匀线阵的计算机仿真表明该方法的恒定束宽效果是令人满意的。  相似文献   

6.
向辉平  罗建  傅瑞锦 《声学技术》2005,24(3):140-143
首先对舰船辐射噪声信号的时域特性和频域特性进行了分析讨论,根据噪声的连续谱特性,提出了一种用FIR滤波器实现宽带噪声信号模拟的方法。由于舰船宽带信号的连续谱在高频段具有-6dB/oct的衰减特性,因此该FIR滤波器的幅频响应也要与此一致,且为线性相位,即该滤波器的频率响应要具有特定的形状。采用了自适应方法很方便地实现了该特定频率响应FIR滤波器的设计,再将高斯白噪声信号通过该滤波器即实现宽带噪声信号的模拟。仿真结果表明,该方法较真实地模拟出任意给定频域特征的宽带连续谱噪声信号。  相似文献   

7.
旁瓣约束方向不变恒定束宽波束自适应综合   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
幸高翔  蔡志明 《声学技术》2009,28(2):172-175
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。  相似文献   

8.
席晓芸 《声学技术》2009,28(5):645-650
为了不增大阵列尺度采用信号处理方法得到高分辨率的波束指向性,首先利用Notch滤波器的"离线重构"实现窄带波束形成,进而结合其瞬时相位估计方法,研究了基于自适应Notch滤波器的恒定束宽波束形成技术,利用信号处理方法将矢量传感器阵列接收的低频窄带信号转化为具有指向性的较高频率波束,并采用虚拟阵元技术消除波束栅瓣的影响,给出了实际应用中具体的信号处理方法。仿真和湖试验证表明这种基于自适应Notch滤波器的恒定束宽波束形成方法是合理可行的。最后,针对适应实时信号处理的要求提出将这种方法与目标自动跟踪系统相结合的改进方向。  相似文献   

9.
宋飞飞  李运周 《声学技术》2014,33(3):280-283
针对水中机动宽带目标,对于设计好的均匀线列阵,采用空间重采样方法计算基阵的恒定束宽阵元权系数,进而利用该阵元权系数产生聚焦矩阵,通过聚焦矩阵将不同频带的子带信号映射到同一参考频率上,然后将所有频率成分的信号功率谱密度矩阵作平均,并结合MUSIC(Multiple Signal Classification)算法,估计出目标的方位信息,从而实现水中宽带目标的被动跟踪。采用该方法进行仿真试验分析,结果表明在小孔径基阵上可实现宽带单目标的稳定测向被动跟踪,且对多目标具有一定的角被动分辨效果。  相似文献   

10.
摘要:在对水下目标进行探测识别的应用中,一般要求声纳系统具备在较宽频带内形成恒定束宽波束的能力:过去对声纳恒定束宽波束形成器的研究一直针对声压水听器阵,近来随着对矢量水听器认识的深入,开展基于矢量水听器阵的恒定束宽波束形成器研究越发变得必要。本文正是体现了作者在这一方面的阶段性研究成果。文中首先介绍了单个矢量水听器的指向特性,接着提出了矢量水听器阵宽带恒定束宽波束形成器的实现原理和设汁方法,并以均匀等间距线阵为例,给出了获得实现恒定束宽算法所需频域加权矩阵的步骤,之后又进一步给出了恒定束宽算法的频域实现流程,并通过计算机仿真验证了其有效性:  相似文献   

11.
张铮  徐雅南  孔强 《声学技术》2022,41(4):594-601
针对传统的反卷积波束形成算法在处理宽带随机信号时计算量过大的问题,给出了一种利于工程应用的快速反卷积波束形成方法。利用不同频率阵列波束图的相似性,将宽带随机信号划分成非等间距的多个窄带,并在每个窄带取一个频率点的点扩散函数(Point Spread Function, PSF)进行反卷积的近似处理,极大地提高了反卷积波束形成的计算速度。通过在波束功率谱上进行边界扩展,解决了因 Richardson-Lucy(R-L)迭代算法带来的边界模糊问题,进一步提高了计算速度。仿真和海试结果表明,该方法相对于常规波束形成具有更高的分辨力、更高的处理增益和更好的旁瓣抑制能力;相对于传统反卷积波束形成计算速度提升了 50%以上。  相似文献   

12.
13.
卢中新  周胜增  高源 《声学技术》2014,33(5):477-480
矢量阵常规波束形成(Vector array Conventional Beam Forming,VCBF)能够消除普通单线阵左右舷模糊现象,但VCBF波束宽度受到"瑞利限"的限制,不能分辨同一波束内的多个目标。矢量阵导向最小方差(Vector array STeered Minimum Variance,VSTMV)波束形成算法是一种宽带自适应波束形成算法,具有高分辨力和抗干扰性能。VSTMV波束形成直接在阵元域进行,计算量较大且稳健性差,不利于实时实现和应用。提出一种分子阵VSTMV波束形成算法(Sub-Array Vector array Steered Minimum Variance,SAVSTMV),可有效降低计算量,算法稳健性更强。通过理论研究和仿真计算,证明该算法比矢量阵常规波束形成算法具有更好的性能,有利于实际应用。  相似文献   

14.
To generate volumetric underwater acoustic images, a planar array of sensors is required to collect the signals coming from a 3-D scene. The method most frequently used to process the acquired signals is a beamforming algorithm. In general, owing to the high number of sensors and beam signals, the computational load is prohibitive for real-time image generation. An efficient frequency beamforming implementation based on the use of the chirp zeta transform (CZT) has been proposed in the literature for the case involving linear arrays. In this paper, we propose an algorithm to perform CZT beamforming on the wideband signals collected by a planar array generated by a scene placed in the far field. This extension becomes simpler and more intuitive thanks to a nonconventional method of defining the azimuth and elevation angles. In terms of computational complexity, the analysis compares the solution developed with traditional beamforming techniques carried out in both time and frequency domains, showing several advantages for the proposed method.   相似文献   

15.
Implementation of broadband low-sidelobe beamforming in time domain   总被引:1,自引:0,他引:1  
In modern active and passive sonar systems, broadband beamforming for acoustic arrays is widely used to suppress unwanted interference and to detect target signals of interest. A broadband low sidelobe beamforming scheme in time domain is proposed in this paper. The first step of this scheme is to delay the outputs of each element in the acoustic array by a tapped-delay-line (TDL) to accomplish the integer part of the time delay need to form a beam. Then, finite impulse response (FIR) digital filters are used to implement the fractional part of the time delay. The weighting coefficients for all array elements at different frequencies to realize the low sidelobe beams are also implemented with the FIR digital filters. Finally, the outputs of the digital filters are summed up to yield the time domain beam output. The design of low sidelobe beam pattern and that of the FIR digital filters are two crucial technical issues in this beamforming procedure. The low sidelobe beams of each sub-band are designed using the optimized beam synthesis approach based on the principle of MVDR beamforming. An improved adaptive approach are used for the design of FIR digital filters, and the design requirements of these filters were specified by the weights of low sidelobe beams of each sub-band over the broad frequency band. Results of computer simulation for a twelve-element arc array show that the beamforming scheme is very effective in forming low sidelobe broadband beam.  相似文献   

16.
This paper describes the design methodology for a microelectromechanical systems (MEMS)-based acoustical beamforming sensor microarray. The proposed acoustical array offers the potential of controlled directional sensitivity with constant beamwidth when used in conjunction with the appropriate digital signal processor. The array has been designed for use in a hearing instrument with a digital beamsteering engine to provide controlled directional sensitivity and constant beamwidth over the audio frequency range to improve speech intelligibility in noisy and reverberant environments. A MEMS-based packaging solution that allows the sensor array to be mounted in the ear canal is also described. The MEMS sensor-package interface features microspring contacts that enable low impedance connectivity between the sensor array and the related microelectronics. This allows the array to be easily removed for cleaning or replacement purposes.  相似文献   

17.
宽带盲波束形成与卷积混合盲源分离   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
盲波束形成是在不知道阵形,目标方位以及阵元响应等信息的情况下,只根据阵元输出恢复源信号。现有盲波束形成对窄带信号研究比较多。而对宽带信号盲波束形成论述较少。本文从信号模型,系统框图。处理的三方面说明盲波束形成与盲源分离近似,并指出卷积混合模型盲源分离完全可以作为解决宽带信号盲波束形成问题的一种通用方法。  相似文献   

18.
Design of a discretized hyperbolic paraboloid geometry beamforming array of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT) has been presented. The array can intrinsically provide a broadband constant beamwidth beamforming capability without any microelectronic signal processing. A mathematical model has been developed and verified to characterize the array response. A design methodology has been presented that enables determination of the array's physical dimensions and CMUT modeling in a straightforward manner. Developed methodology has been used to design two discretized hyperbolic paraboloid geometry beamforming CMUT arrays: one in the 2.3 MHz to 5.2 MHz frequency range and another in the 113 kHz to 167 kHz frequency range. CMUTs have been designed using a cross-verification method that involves lumped element modeling, 3-D electromechanical finite element analysis (FEA), and microfabrication simulation. The developed array has the potential to be used in real-time automotive collision-avoidance applications, medical diagnostic imaging and therapeutic applications, and industrial sensing.  相似文献   

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