双层圆阵的自适应零点波束形成

离散圆阵是水声工程中的主要阵形之一，研究这一阵列形式下的阵列布放结构与波束形成方法具有重要意义。本文在分析均匀圆阵波束图的基础上，提出了采用双层圆阵来解决均匀圆阵波束图副瓣电平较高等问题，并将双层圆阵应用于自适应零点波束形成。首次将2种稳健的自适应零点波束形成算法即基于特征空间的自适应波束形成算法（ESB）以及能抑制相干干扰的多约束最小方差波束形成算法（MCMVB）在双层圆阵上实现，得到了较深的零陷。仿真结果表明，与均匀圆阵相比，双层圆阵的波束图有较低的副瓣电平，而且能够形成较深的自适应零点。     

基于杂草入侵算法的天线阵列方向图可重构优化

利用杂草入侵算法对线阵天线进行方向图可重构优化,在未给定阵元公共幅值的情况下,对激励幅值和相位同时优化,通过改变加权相位分别实现余割波束和笔状波束赋形。仿真结果得到较低的峰值旁瓣电平及较好的波束形状,表明了该算法是有效可行的。     

机载共形阵天线阵列信号处理的关键技术

阵列信号处理分为自适应波束形成技术和参数估计技术，两种技术均基于对信号进行空间采样的数拓_进行处理．波束形成技术需使阵列天线方向图的主瓣指向所需方向，并使其零陷对准干扰方向，尽可能提高阵列输出所需信号的强度，从而提高阵列输出的信噪比。空间信号波达方向主要作用则是有效分辨用户信号的来波方向．机载共形阵天线的阵元数量较多，自适应波束形成则需要较大的计算量。     

基于遗传算法的稀疏子阵布阵优化软件

为降低相控阵雷达天线的系统复杂性及硬件成本,采用稀疏阵列和子阵技术对天线阵面进行稀疏优化布 阵。对稀疏子阵的布局优化进行分析,基于遗传算法研究优化后的稀疏子阵布局;对稀疏子阵波束形成算法进行设 计,通过采用二级加权法,先对子阵内部阵元采用固定加权法获取阵元级权矢量,再对子阵级数据采用自适应波束 形成算法求取子阵级最佳权矢量,从而实现稀疏子阵的波束形成;设计子阵优化布局与波束形成应用软件。结果表 明：该软件具有良好的人机交互界面,可对天线稀疏优化设计起到较好的辅助和验证作用,有效提高天线阵列优化 设计自动化程度。     

基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成

针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,使阵列波束图在主瓣区域内波束图近似保持频率不变特性,然后采用参考频率上幅度响应约束的优化方法来确定最优权值。仿真结果表明:与基于最差情况性能最优的稳健方法相比,该方法复杂度低,能灵活控制稳健的方位区域宽度和幅度响应抖动值,且不仅能有效地控制波束主瓣区域内信号的畸变,还改善了阵列输出的信干噪比,使其更接近最优值。     

基于声压梯度分析的小间隔直线阵端射波束形成

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.     

一种任意阵形的波束图优化设计方法

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。     

基于数据预处理的解相关波束赋形方法

在智能天线波束赋形技术中，当存在相关干扰时，一般的波束赋形算法不能有效地抑制相关干扰，引起期望信号相消的现象。提出了一种先在数据域实施数据预处理，再进行波束赋形的解相关的波束赋形方法，该方法在抑制相关干扰的同时，能在期望方向形成最大波束。并使用Matlab仿真对所提出方法的有效性进行了验证。     

改进型圆面阵的快速波束形成算法设计

为降低基于圆面阵的三维成像声纳波束形成算法的运算量,提出改进圆面阵布阵阵型设计及优化波束方位的方法。改进型圆面阵由多条通过圆心的线阵组成,其波束形成等效于所有线阵波束形成结果的叠加;通过对波束方位进行优化,使得每一条线阵的波束形成过程等效为等长度的一维快速傅里叶变换运算。仿真结果表明,改进型圆面阵的波束形成运算量较直接计算显著降低。运用改进型圆面阵可显著降低三维成像声纳信号处理系统的复杂度,提高了声纳的综合性能。     

线阵双基地声纳波束零点形成MUSIC算法

以线阵为双基地声纳接收基地阵列流形,提出了一种基于多信号分类(MUSIC)技术的波束零点形成算法。算法可在屏蔽发射基地强直达波干扰基础上,有效地接收目标回波信号。讨论了干扰强度与干扰波达方向对算法性能的影响。提出了改进的MUSIC波束零点形成算法。在干扰波达方向小幅偏离时,接收基地亦可获得理想的干扰抑制效果。     

模态分解的波束形成方法研究

针对常规波束运用到实际传感器阵列时旁瓣较高的这一缺点,提出了基于模态分解的圆环形传感器阵列的波束设计方法.其利用正交级数将期望波束展开,运用优化方法得到正交级数系数,再根据物理机理得到阵元权值,进而合成方向性.计算机仿真结果表明:使用该方法设计的波束与最近流行的二阶锥规划优化方法相比,在相同主瓣宽度的基础上获得了更低的...     

一种圆柱共形数字阵列天线波束跟踪与指向技术

针对圆柱形布阵的数字阵列天线,分析基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法的 测角跟踪算法和基于线性约束最小方差(linear constrained minimum variance,LCMV)的波束指向算法,提出将2 种 算法联合使用的方法;并分析通道误差对MUSIC 和LCMV 算法精度的影响。结果表明,该方法为高速飞行器圆柱 共形数字阵列天线工程化研制提供了理论依据。     

宽带波束域高分辨方位估计的阵增益分析

宽带波束域处理分辨门限低,性能优于阵元域处理方法,是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径。本文应用宽带阵增益分析研究了宽带波束域高分辨估计方法的性能,通过仿真计算了宽带阵增益和宽带波束域高分辨方法方位估计误差曲线,给出了宽带阵增益与分辨门限改善量的关系,并给出了宽带波束域方法中波束数目、波束重叠量的选择准则。研究结果表明,阵增益是波束域方法获得良好性能的本质,采用波束数目少、重叠多的宽带密集多波束系统,有利于改善宽带波束域高分辨方法的性能。     

Beam Pattern Synthesis Based on Hybrid Optimization Algorithm

As conventional methods for beam pattern synthesis can not always obtain the desired optimum pattern for the arbitrary underwater acoustic sensor arrays,a hybrid numerical synthesis method based on adaptive principle and genetic algorithm was presented in this paper.First,based on the adaptive theory,a given array was supposed as an adaptive array and its sidelobes were reduced by assigning a number of interference signals in the sidelobe region.An initial beam pattern was obtained after several iterations ...     

相控阵雷达导引头调度策略研究

相控阵雷达导引头调度策略是发挥其波束灵活扫描优势的关键所在。针对相控阵雷达导引头的不同应用要求,分别讨论了相应的工作方式调度策略设计,并在分析自适应调度算法设计原则的基础上,提出了一种针对多功能相控阵雷达导引头的自适应调度算法,给出了具体的性能评估指标,并对算法进行了仿真分析和评估。仿真结果验证了算法的有效性。     

相控阵雷达导引头捷联波束稳定算法研究

相控阵雷达导引头是空空导弹导引头发展的一个重要方向,由于相控阵天线与弹体固连,捷联波束稳定是其急需解决的关键技术之一。在分析相控阵雷达导引头特点的基础上,提出了捷联波束稳定的方案,利用弹目视线在惯性空间不变的原理,推导并得出适应于相控阵雷达导引头的捷联波束稳定算法,并通过计算机仿真验证了算法的有效性。     

一种新的频域波束切换算法

传统的时域波束切换算法( TDSB)在接收基阵阵元数少、单元接收信噪比低的情况下法正确检测指向信号入射方向的波束,获得阵增益。不适用于水下无人航行器(UUV)远程水声信系统。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法( FDSB)．该算法通过在频域中比较各波输出信号频谱峰值的大小对波束进行选择、切换。利用设计的UUV声接收基阵对算法进行了能仿真和湖试实验。仿真结果表明：FDSB算法在单元接收信噪比为 10 dB的情况下仍可以定、正确的切换波束;湖试25 km距离上通信实验结果表明：在UUV与信号发射端有相对运动情况下,应用本文提出FDSB算法对波束进行选择、切换,通信误码率小于10-4.     

基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

针对传统的声矢量阵高分辨空间谱估计（来波方向估计）算法运算量大、不易于工程实现的问题,提出一种基于多级维纳滤波器(MSWF)的声矢量阵快速来波方向估计算法,即V-MSWF算法,选取声矢量阵参考阵元声压通道的输出作为期望信号,通过MSWF的递推运算得到信号子空间。通过计算机仿真及消声水池实验对V-MSWF算法的性能进行了验证。结果表明,V-MSWF算法无需计算阵列协方差矩阵及特征值分解运算,在高信噪比条件下,具有良好的来波方向估计性能。     

宽带波束域高分辨方位估计方法的性能研究

宽带波束域处理是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径.文中应用宽带阵增益分析研究了宽带波束域高分辨估计方法的统计性能,通过仿真计算了宽带阵增益和宽带波束域高分辨方法方位估计误差.研究揭示了宽带阵增益是波束域高分辨方法获得良好性能的本质,阐明了其性能与波束数目、相邻波束重叠量的关系,并给出了波束数目、波束重叠量的选择准则.