预警雷达的盲自适应波束形成新算法

针对预警机PD雷达，提出一种盲目适应波束形成新算法。在未知阵列响应矢量的条件下，利用信号的多普勒信息，估计出期望信号的波达方向。采用此波达方向作为导向矢量，校正ESB波束形成算法的约束导向矢量，从而提高波束形成算法的性能。当期望信号含于相关矩阵时，它能够有效地抑制信号对消现象。它可应用于在波束中有多个期望信号的场合。计算机仿真结果验证了这种算法的有效性。     

二维动态网格压缩波束形成声源识别方法

基于平面传声器阵列测量和固定网格的传统二维压缩波束形成通过建立阵列传声器测量声压信号和假想声源网格点未知源强之间的欠定线性方程组,基于主声源通常为稀疏分布这一事实,利用稀疏促进算法求解上述方程组从而获得声源波达方向和源强的准确估计,进而准确识别声源。然而,当声源波达方向与网格点不一致、即发生基不匹配时,性能会劣化。为克服该问题,提出二维动态网格压缩波束形成声源识别方法。定义网格坐标和源强分布矢量为变量并采用对数求和罚函数构建目标函数以促进解的稀疏性;基于优化最小化框架在目标函数的基础上构造合适的替代函数以降低优化复杂度;通过梯度下降法对替代函数进行迭代优化求解,从而使网格坐标和源强分布矢量逐渐收敛至真实值附近。仿真和试验均表明,相较于传统固定网格的二维压缩波束形成,该方法能够克服基不匹配问题、获得更高的定位精度和量化精度;该方法能够适用于传声器随机分布的平面阵列,且无需先验的信噪比(噪声干扰)及声源稀疏度等信息,即使在传声器数量较少的情况下也能得到低污染高分辨率的声源成像,保证了高精度的二维波达方向估计和源强量化。     

基于二阶锥规划的HRTF波束形成合成方法

利用宽带波束形成器输出合成了HRTF数据.确立了波束形成器结构,建立了HRTF合成的最优问题,采用二阶锥规划最优方法得到了波束形成器的最优权向量,进而利用波束形成器的输出得到HRTF合成数据.同时结合MIT实验室的HRTF测量数据的基本特性,在求解最优问题的过程中利用了HRTF的最小相位表示,进一步降低了滤波器阶次,简化了波束形成器结构.计算机仿真和主观听觉定位实验表明,在一定频段内该方法得到的HRTF合成近似值和测量数据具有较好的一致性,验证了该方法的有效性.     

一种基于矢量传感器阵的盲波束形成方法研究

本文针对水声环境和信号的特点，提出了一种基于矢量传感器阵的盲波束形成算法。首先建立了矢量传感器阵列接收信号模型，然后推导了基于矢量传感器阵列的波束形成最优权矢量的表达式。在此基础上，定义了接收信号的四阶累积量，进而盲估计了矢量传感器阵列的方向向量，实现了盲波束形成。该方法利用高阶累积量可消除高斯噪声干扰这一特性，有效地实现了基于矢量传感器阵列的盲波束形成。仿真实验验证了该方法的有效性和正确性。     

球谐函数波束形成声源识别扩展方法

球阵列波束形成是一种有效的三维空间声源识别技术,已有的球谐函数波束形成方法虽然能够准确定位声源,但无法定量声源的声学贡献,且声源识别结果受聚焦距离影响显著。通常,各声源对阵列中心处的声压贡献是声源排序评价的有效依据,为准确计算该声压贡献,提出球谐函数波束形成扩展方法,探究聚焦距离对计算准确性的影响规律。针对已知声源的模拟仿真结果表明,该方法不仅能够准确定位声源,而且能够准确计算声源声压贡献,3 000 Hz以下频段的最大误差不超过0.5 dB,3 000～6 000 Hz频段的最大误差不超过1.5 dB,且准确性几乎不受聚焦距离的影响。扬声器声源试验证明了模拟计算的正确性及该方法在实际应用中的有效性。     

基于虚拟设计制造产品形成方法的研究

通过对传统产品形成方法与虚拟技术在新产品开发上应用特点的比较 ,结合实例阐述虚拟设计制造技术在为适应市场瞬息万变的要求、满足不同层次消费者对产品的个性需求、提高产品的竞争力等诸多方面的重要性     

基于反问题的正则化波束形成改进算法

基于反问题的正则化波束形成技术能以较高的计算效率得到稳健的声源识别结果。然而由于其正则化解中的正则化矩阵取决于低效的传统波束形成方法,使得基于反问题的正则化波束形成的声源识别结果精准度较低。为了在低信噪比环境下进一步提升其声源识别性能,基于Tikhonov正则化一般形式解提出一种双重迭代优化算法。该算法基于延时求和波束形成算法与互谱运算构造出新的正则化矩阵,并结合迭代方法对新正则化矩阵和波束输出进行优化,最终以较少的迭代步数经两次迭代运算有效提高了声源识别精度和稳定性。最后,通过数值仿真和实验算例,进一步验证了双重迭代优化算法的可行性和有效性。     

基于函数广义逆波束形成的声源识别

广义逆波束形成是一种基于传声器阵列的高效声源识别技术。然而面对复杂声源,受限于较差的旁瓣抑制能力以及较低的动态显示范围,难以实现高精度的声源识别定位。为提高广义逆波束形成声源识别的动力学水平,结合函数波束形成,提出一种函数广义逆波束形成方法。从广义逆波束形成与矩阵函数分析出发,全面阐述函数广义逆波束形成基本理论,详细分析不同声源类型和测量误差等因素对其声源成像性能的影响,得到阶次数的最佳取值应用范围。通过数值仿真模型和试验算例进行声源成像仿真,结果表明,函数广义逆波束形成,在保证准确识别声源强度与声源方位的基础上,通过增加阶次数能成倍提高波束旁瓣抑制能力,从而保证其拥有更高的空间分辨率能更精准定位声源。     

基于多FPGA的超声相控阵数字波束形成器设计

随着超声相控阵技术的发展,其系统往往不仅支持的可同时工作的通道数量越来越多,而且回波数字化频率也越来越高,这将使得超声相控阵检测系统在运行中产生需要实时处理与实时传输的海量回波数据,给系统的数字接收波束形成器设计带来了挑战。为此,设计并实现一种基于多硬件处理核心的两级结构的数字波束形成器:一方面,波束形成器的硬件处理核心采用多个现场可编程逻辑门阵列(Field programmable gate array,FPGA)来实现多通道海量的回波数据处理,并且硬件处理核心间通过专用机制保证可靠地同步;另一方面,引入高速串行总线来保证多硬件处理核心间的高速海量回波数据的实时传输。结果表明该设计能够满足64通道、200 MSPS数字化频率下的实时数字波束形成实现。     

一种多波束形成网络的分析与设计

罗特曼透镜是一种重要的多波束形成网络.本文介绍了歹特曼透镜的设计方程,并用基于MoM的电磁仿真软件FEKO对所设计的罗特曼透镜进行了仿真分析,得到了透镜电流分布,端口驻波以及相位分布,为罗特曼透镜的设计提供了参考依据.     

基于信号稀疏分解的局放超声阵列定位法研究

局部放电定位检测是电气设备维修的重要基础。传统超声阵列定位方法中,存在对局放源的位置测向误差较大以及双阵列测向交叉定位原理会出现"异面不相交"的情况,这些都会降低定位的精度。据此,研究了基于圆形超声阵列传感器与信号稀疏分解理论的局放源定位方法。首先研制了相同阵元数下,声学性能优于线形和方形的圆环形阵列;然后将信号稀疏分解理论应用到对局放源的波达方向(DOA)估计当中,并且采用多阵列测向交叉定位及全局搜索的方法实现对局放源定位;最后对该方法进行仿真和实验研究,结果验证了该定位方法的有效性。     

基于FLOCC-ESPRIT的极化阵列参数估计方法

针对基于分数低阶矩类阵列波达方向(DOA)估计方法仅适用于独立同分布(i.i.d)SαS背景噪声的缺点,提出了一种线性极化阵列DOA和极化参数联合估计的分数低阶循环相关(FLOCC)极化参数联合估计(ESPRIT)算法。该方法首先利用入射信号的循环平稳特性,采用分数低阶循环相关函数抑制α和高斯混合噪声及与信号循环频率相异的任何循环平稳干扰信号。在此基础上,利用阵列信号参数与噪声子空间的正交性,采用ESPRIT算法直接求取了信号的DOA和极化参数。该方法对于α和高斯混合噪声及与信号循环频率相异的任何循环平稳干扰信号具有很强的抑制能力。即使对于空域内靠得非常近的信源,该方法也可利用极化信息的差异进行区分。实验结果表明,在α和高斯混合信噪比(SNR)为0 d B,信干比(SIR)为3 d B时,其DOA和极化参数估计的均方根误差分别为0.23°和0.54°;并且在实测数据环境下,当SNR为10 d B时,本文算法仍然有效。     

基于尺度MMSE波束的超宽带穿墙成像方法

与最大化信干噪比波束相比,最小均方误差(minimum mean squared error,MMSE)波束能够获得更好的信号波形估计,因此非常适合超宽带穿墙雷达目标成像。通过分析MMSE最优权矢量中标量因子和用于旁瓣抑制的相干因子(coherence fac-tor,CF)之间的关系,建立MMSE算法与CF加权最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response,MVDR)算法之间的统一形式,提出尺度MMSE算法。考虑到墙体介质的非均匀性、天线定位误差等的影响,给出了最优权矢量中未知参数的稳健估计方法。最后,利用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)数值仿真和实验数据分析了不同尺度的成像性能。结果表明尺度越大,成像质量越好,目标杂波比(target-clutter-ratio,TCR)提高约25 dB。     

基于虚拟样机和有限元技术的举升机构的设计

以某沥青混合搅拌机设备的设计研发为背景,为了研究该搅拌机的举升机构的设计是否合理,所期望的运动是否可实现以及关重件是否在力学性能上满足要求,通过在ADAMS中建立沥青混合料搅拌设备举升机构的仿真模型,运用虚拟样机技术对其位置布置进行设计,并对其进行运动仿真以及对举升机构的零件三角板进行受力分析,结合有限元软件,对三角板...     

基于Multi-Agent的虚拟制造技术研究

虚拟制造技术是面向二十一世纪提高企业竞争力的有力手段。这里介绍了虚拟制造技术的基本概念、特点及体系结构;提出了基于Multi-Agent的分布式虚拟制造技术的集成环境;探讨了其组织方式及运行机制。     

多子阵高分辨实时波达估计算法研究

常用的高分辨波达估计算法一般都面临计算量巨大的高维协方差矩阵求逆或需要已知目标数目的先验信息等难题,难以在实际中应用。本文从多子阵处理策略出发,结合最小无失真响应算法(MVDR)理论,提出了一种自适应高分辨实时波达估计算法,并给出了详细的理论推导及相应的性能分析。研究表明,本文算法波达估计误差优于频域常规波束形成算法,同时,相较于常用算法实现高分辨波达估计所需的10 dB以上的阵元信噪比门限,本文算法所需的信噪比门限为3.5 dB,更适用于低信噪比条件下目标的探测,并且对舷侧阵阵元信噪比分布不一致性有较强的宽容性。更重要的是,由于协方差矩阵维数的大大降低,使得本文算法的处理速度大大提升,从而使得高分辨的实时波达估计成为可能。仿真及海试数据处理验证了本文算法的可行性。     

Target location method for pipeline pre-warning system based on HHT and time difference of arrival

The increasing serious pipeline leakage accidents are caused by third part damage. The third party damage activity around pipeline can generate seismic wave, and the seismic wave can be used for target identification and damage activity location. This paper presents a novel passive location method based on arrival time difference of specific seismic wave characteristic frequencies. The seismic signals are typically non-stationary and the conventional methods cannot analyze them well. Hilbert–Huang Transform (HHT), including empirical mode decomposition (EMD) and Hilbert transform, is a new time–frequency analysis method and can be used for seismic signals analyzing. Firstly, EMD is applied to process the signals and obtain the intrinsic mode functions (IMFs) features. The kurtosis features are used to identify targets and characteristic frequencies are selected as principal components according to IMFs energy features. These principal components are processed by windowed harmonic wavelet transform and then instantaneous features of seismic signals can be extracted. TDOA can be deduced from the arrival time difference of principal frequency components. Finally, target location can be achieved by the time difference analyzing, sensors layout and the relative position between sensors and targets. The seismic signals acquired from field experiment are analyzed and the results are discussed.     

基于虚拟样机和有限元分析的拉臂车拉臂结构强度分析

为进行某拉臂车拉臂结构件的强度分析,建立了拉臂总成的有限元分析模型.针对拉臂车拉臂在作业时所受作用力的时变性,采用ADAMS软件建立拉臂车工作装置的虚拟样机模型,并通过计算得到拉臂所受最大作用力.在此基础上,应用HyperWorks有限元分析软件对拉臂结构件进行静态强度分析,得到了拉臂的应力、变形分布,为拉臂总成的结构设计和材料选择提供参考依据.