节点扰动对最小二乘的UWSAN目标定位的影响

目标定位是无线传感器网络的重要任务之一,在水下无线传感器阵列网络中,可以依据每个阵列估计出的目标方位和阵列位置、基于最小二乘法确定出目标的位置。针对在海洋环境中阵列节点不容易固定,易受洋流和波浪的影响而漂移,文章重点研究节点扰动对基于最小二乘(LS)的水下无线传感器阵列网络的目标定位算法性能的影响。推导了算法对节点横坐标和纵坐标漂移的敏感性表达式,并将推导计算的结果与LS实际计算的结果相对比验证了推导的正确性,进而分析了节点三种参数(距离、方位和阵列密度)变化时节点漂移对定位性能的影响。     

基于信赖域的无线传感器网络节点定位算法

在无线传感器网络中, 基于测距的无线定位方法通常基于各类测距模型, 以最小二乘法估计位置初值, 再利用优化算法提高定位精度. 由于测距过程受到各类噪声及其分布变化的影响, 在低信噪比情况下传统优化算法存在精度降低、收敛性差等性能恶化的问题, 通常导致估计的结果不是最优. 针对这一问题, 将信赖域算法用于迭代优化过程, 使用锥模型函数逼近定位目标函数, 将目标函数的优化过程转变为一系列最优化子问题. 仿真结果表明, 该方法性能稳定, 收敛速度快, 在低信噪比环境下比传统算法具有更好的定位性能.     

单目标多阵列子空间数据融合定位算法

传统的多站角度定位系统需要各站先估计目标到达方向角(DOA),然后估计目标位置,在低信噪比时往往会导致角度估计误差太大而无法定位。提出了一种单目标多阵列子空间数据融合(SDF)直接定位算法。该算法首先通过传统方法对各阵列输出数据进行自相关运算和特征值分解,得到各站的噪声子空间数据,再在监测区域内用量子粒子群算法搜索在各噪声子空间投影的和最小的位置矢量,估计目标位置。仿真实验表明,这种算法在低信噪比下较传统的交叉定位算法有更好的性能。     

声矢量阵DOA估计的稀疏分解理论研究

针对低信噪比、小快拍数条件下的DOA估计问题,根据水下目标方位角在角度空间的稀疏性,将稀疏分解和压缩传感理论应用于声矢量阵的DOA估计中.建立了相应的DOA估计模型,构造出基于阵列流型形式的过完备原子库,然后采用正交匹配追踪算法实现目标的DOA估计.数值仿真表明,基于稀疏分解的声矢量阵DOA估计算法稳定性好,估计结果精确,信噪比小于10 dB时优于MVDR、MUSIC等算法,并且可以直接用于相干信号的处理.对于单快拍数据的估计性能良好,适用于运动目标的DOA估计.基于压缩传感理论,通过对阵列接收数据和过完备原子库的维数压缩,可有效降低稀疏分解算法的计算成本.     

矢量传感器阵列高分辨率方位估计技术研究

矢量传感器能同时共点拾取声场中的声压和三路相互正交的振速信息,获得额外的信息量,它的出现引起了国内外的关注.为了改善波束域高分辨率方法的性能,获得矢量传感器阵列对多目标的足够精度的分辨能力,在研究矢量传感器阵列目标估计基础上,首次在矢量传感器阵列处理领域将矢量阵波束形成与波束域目标估计算法结合起来,实现了高精度目标方位估计,与常规阵元域和波束域方法相比,提高了多目标估计性能,降低了输入信噪比门限,增大了阵列输出增益,减小了计算量.仿真验证了该算法的优越性.     

独立信号与相干信号并存的任意阵列测向方法

针对现有的基于压缩感知理论的测向方法,其阵元利用率较低且对信噪比要求较高,基于压缩感知理论,提出了一种信号子空间测量模型,并将其用于独立信号与相干信号同时存在的情况,实现了任意阵列测向,有效扩展了阵列孔径并提高了低信噪比时的估计性能.该方法首先对独立信号的入射角度进行估计并消除相干信号的干扰;然后利用斜轴投影技术获得只含相干信号信息的数据矩阵,进而估计出相干信号的波达方向.理论分析和实验仿真结果表明,所提方法具有计算简便、阵列利用率高以及低信噪比时估计性能好等优点.     

水下无人航行器结构环境SFEKF同步构图定位方法

针对传统同步构图定位(SLAM)传感器具有数据量大、处理速度慢、实时性差的不足和基于扩展卡尔曼滤波的同步构图定位(EKF-SLAM)具有对水下无人航行器(UUV)位置估计精度低、甚至发散的缺陷,把带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器应用到了导航系统中,提出了基于多元测距声呐(MRS)的UUV结构环境SFEKF-SLAM(suboptimal fadingextended Kalman filter-SLAM)方法.首先建立基于霍夫变换的水下MRS特征提取模型,设计了基于SFEKF-SLAM的UUV导航系统,利用该系统可以对UUV的状态进行预测,结合MRS信息可以对UUV周围结构环境进行状态更新.海试结果验证了基于霍夫变换的水下MRS模型能够有效提取环境特征,基于SFEKF-SLAM的UUV导航系统相对于常用的基于EKF-SLAM的UUV导航系统具有更高的定位精度,能够构建更加精确的港口堤岸地图.     

基于矢量传感器的高分辨频率估计算法研究

基于子空间分解的ESPRIT算法常用在阵列处理中对目标进行DOA估计．如果将空间的位移变成时间的延迟，单个矢量传感器可以实现高分辨率的频率估计．将ESPRIT与矢量传感器相结合，研究了高分辨率频率估计算法，建立了矢量传感器的数据模型，推导了矢量传感器的空时阵列流形，通过对协方差矩阵进行子空间分解，求得目标信号的频率估计值．仿真计算研究了不同信噪比、采样频率和数据长度条件下该算法的性能．结果表明基于矢量传感器的算法比基于声压传感器的算法具有更高的频率估计精确度．     

海洋传感器网络协同目标识别机制研究

海洋恶劣环境下的目标自动识别是海洋技术研究领域的一个难点,基于海洋传感器网络进行水下目标自动识别是一个崭新的研究方向。该文主要研究了如何充分利用海洋传感器网络中多个传感器的数据融合功能,将水下目标辐射噪声信号中携带的目标特性信息进行决策融合,多个传感器进行协同处理获取最优结果。该文提出了一种基于贝叶斯估计的决策融合机制,决策融合中心利用多个传感器的本地决策进行协同判决。     

线性接收阵列下LFM信号的检测与参数估计方法

针对微弱信号较难在通信侦察中检测和估计的问题,提出了基于线性阵列的信号检测和参数估计方法．该方法首先利用基于傅里叶快速算法的循环自相关方法实现了每一个阵元的能量积累,然后,对每一阵元循环自相关结果采用用非相干积累方法实现了信号的检测和参数估计．该方法计算复杂度低,实现简单,低信噪比下可有效实现信号的参数估计与检测．仿真实验证明了该方法的有效性．     

应用于数组的窗口软件设计

现在所流行的窗口软件主要是用于文本的编辑、提示和帮助。本文主要谈谈如何设计能与自己的实用程序相结合的用于动态对数组进行编辑的窗口软件。     

堆积式列阵半导体激光器

本文介绍堆积式列阵半导体激光器, 着重在ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ 系列激光器。由于它们的Ｔ。小, 受环境温度影响大, 用一般结构制作列阵器件是很困难的。而采用大光腔结构的激光器, 它的Ｔ０ 值可达１００ ～１４０Ｋ, 单个１－３μｍ 激光器,脉冲峰值功率超过３ｗ （ 瓦）［ １］ , 单个１－５５μｍ 激光器, 脉冲峰值功率超过２ Ｗ［ ２］ 。我们用它们的芯片研制堆积列阵激光器在研制中发现, 列阵的输出功率小于各单元器件输出功率之和; 而减小的比率随着单元数目增加而增加。我们制成３ ×４ 单元的１－３μｍ 列阵激光器, 其脉冲峰值功率大于２４ Ｗ; ４ ×４ 单元的１－５５μｍ 列阵激光器, 它的脉冲峰值功率大于２０ Ｗ。     

数组变换与局部性

数组变换是改善循环数据访问局部性,提高Cache命中率的重要方法。本文在数组变换理论的基础上,结合矩阵初等变换和厄尔标准型矩阵的理论,提出了依据循环中数组引用的下标表达式来进行数组变换的一般算法。最后给出的实验数据表明：数组变换对于减少程序的执行时间有较为明显的效果。     

高分辨率阵列感应测井仪及其应用

高分辨率阵列感应具有深、浅电阻率测量能力,通过专门设计的线圈组合,可以实现深、浅电阻率相同质量的垂直分辨率,并且可以做到将垂直信号与水平信号分开处理。本文阐述了这种新型高分辨率阵列感应测井仪器的设计原理以及应用范围和这种仪器的优点。     

等距离圆线阵的波束形成

简述了单个信号和多个信号进入等距圆(天)线阵列时波束形成的方法：分别用来自不同方向的4个信号和5个信号进入八个阵元的阵列进行试验，得出了仿真结果。     

二元阵列偶的并元分析

利用并元理论的性质,给出了一种构造最佳二元阵列偶的新方法。利用这种方法,可以用已知的最佳二元阵列偶构造出更多新的性能相同的最佳二元阵列偶。研究表明该构造方法灵活、简便,为实际工程应用提供了更多的最佳信号。     

阵列信号处理中几种关键技术的研究

阵列信号处理技术的工程化研究日益成为其走向实际应用的重要步骤。该文首先介绍了阵列信号处理实验系统的硬件组成，并在此基础上，分析了两种阵列信号处理的关键技术——谱估计法中MUSIC算法和空间零点预处理波束形成技术，最后文章通过该实验系统对此两种处理技术的有效性进行了验证。实验结果表明：MUSIC算法具有良好的测向精度，而空间零点预处理波束形成技术具有较强信号分离能力。     

晶列指数和二维倒格子

本文讨论了晶列指数,给出了二维倒格子的定义,具体地论证了二维正格子与二维倒格子之间的关系。     

基于相同阵元数的阵列形式研究

智能天线作为通信领域中一项先进技术，最近得到了大力的发展，波束形成是智能天线技术的核心和理论基础，而阵列形式直接影响到天线的波束形成．通过对不同阵列形式的分析，研究了在相同阵元数情况下各种阵型的方向图．通过一定的准则搜索，对每种阵列得到了一个最优解并给出各种最优阵型的比较．最后通过性能比较得出，外环为奇数中心有一阵元的阵列形式为最优性能比较理想．     

基于CPLD的彩色线阵CCD驱动设计

针对彩色扫描场合使用的线阵CCD芯片TCD2703D,提出了一种基于CPLD的线阵CCD驱动方案,结合了原理图和VHDL语言两种方式设计了驱动程序;采用74AHC04为驱动增强芯片,提高了电流驱动力。使用可编程逻辑器件EPM7064STC-10为核心器件,设计了硬件驱动器予以验证。实验结果表明,该设计方案有效地完成了对TCD2703D的驱动,并且具有高效开发、可重复编程,可修改的优势。