基于高阶次Cross Sensor处理的波束形成方法

为得到鲁棒性、高分辨波束形成,提出了一种高阶次Cross Sensor处理方法。该方法依据阵元间协方差矩阵同一斜对角线上不同元素具有相同相位差的特点,对协方差矩阵进行M阶次Cross Sensor处理后可虚拟出近(2~M-1)(N-1)个虚拟阵元(N为原始阵元数)。虚拟阵元的增加可扩大线阵有效孔径,降低波束形成主瓣宽度,提高方位分辨率。在Cross Sensor处理过程中,该方法对协方差矩阵同一斜对角线上不同元素进行了叠加运算,可进一步削弱噪声对波束形成的影响,提高了波束形成鲁棒性。数值仿真和海上试验结果表明,该方法既能有效降低波束形成主瓣宽度,提高方位分辨率,又可削弱方位历程图干扰背景。相比已有的逆波束形成,该方法具有较好的方位分辨率;相比已有的基于AR模型的高分辨逆波束形成,该方法对最低门限信噪比的要求较低,方位估计均方误差较小。     

圆环形阵列理论最优指向性研究

0引言超指向性波束形成方法能获得比常规方法更好的指向性。文献[1]已经证明,当阵元间距无穷小时,M元端射直线阵的指向性因子能达到2M,即所谓的2M规律,可见超指向性的巨大潜力。对于实际中常用的圆环形阵列,文献[2]给出了高阶超指向性的精确闭式解,指出最优波束和最大指向性因子都可以分别表达为各阶特征波束及其指向性因子叠加和的形式,并且高阶特征波束指向性高而稳健性差。对于指向性因子,文献[2]数值计算了半径波长比趋于0时各阶特征波束所能达到的极大值。     

基于波束特征值分析的单双目标分辨技术方法

目标源数估计是基于特征值分析的高分辨谱估计技术中用来划分信号子空间和噪声子空间的关键步骤,现有的估计方法可以工作的最低信噪比大约在0dB左右。通过分析直线阵空间功率谱以及相关函数,给出了波束特征值的概念,并说明了波束特征值是由直线阵阵列流形所决定的,利用这一规律设计了波束特征值分辨波束内多目标的方法,可以在波束内分辨单、双目标,通过仿真分析说明可以在-10dB信噪比条件下工作。     

自适应Notch滤波器在阵列信号处理中的应用

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。     

水声基阵波束图分析与优化设计软件

介绍西北工业大学开发的水声基阵波束分析与优化设计软件.该软件针对给定的基阵形式,可以设计期望的波束图,然后通过优化方法获得最优的波束形成权系数.同时软件还可以分析水声基阵的常规波束图和最优波束图,并计算波束图的主瓣宽度、旁瓣级、栅瓣位置、指向性指数等主要指标.软件中考虑的基阵形式主要有直线阵、圆阵、圆柱阵、平面阵、球阵、体积阵等.本软件的有效性通过波束优化设计与分析实例得到了验证.     

用Transputer网络实现低频线阵波束形成

本文简要介绍了传输式ＲＩＳＣ结构处理器Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ及并行Ｑｃｃａｍ语言，并举例说明了用该系列的通用处理器Ｔ８００构成网络实现大孔径直线阵多波束形成的一种方法。     

自适应波束形成导论

本报告的目的是描述和比较 ABF(自适应波束形成)中采用的各种算法.本文主要是为需要了解自适应波束形成的人介绍基本知识.讨论了矩阵变换、梯度搜索和互相关矩阵的本征值分解等各方面的技术.波束形成导论给出矩阵表示式,并对性能判据作了阐述和比较.虽然各种算法的详细推导已被省略,但给出了方框图、假设、限制条件、结论和所有有用的资料.     

一种利于工程应用的快速反卷积波束形成方法

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。     

数字TR组件研究与实现

在本课题中,采用以DDS为核心的模块取代传统的微波移相器和电调衰减器来实现发射数字波束形成,同时,重点对发射数字波束合成软件与硬件结构进行研究,并对其进行试验分析,给出部分试验结果,突破传统只在接收端进行副瓣抑制和零点形成的思路。     

稳健的波束优化设计及FPGA实现

在分析二阶锥规划(Second-Order Cone Programming,SOCP)算法的基础上,设计了声呐阵列并采用SOCP方法对其波束图进行了优化;根据SOCP的波束优化设计方法,设计了基于FPGA的16元均匀圆阵的波束形成器。目的在于提高波束优化设计的稳健性以及信号处理系统的运算实时性、运算精度等。对FPGA波束形成器的仿真性能进行了分析,主要分析了以下两个方面:首先分析了当权值位数不同时对波束形成器输出的影响,其次分析了波束优化设计方法的抗阵列流形误差的性能。仿真设计结果和实验表明本文方法的有效性。二阶锥波束优化设计的波束图有着良好的稳健性,采用12位权值的FPGA波束形成器,抗阵元位置误差性能也比较好。