基于GA的矢量水听器阵相位误差校正方法

针对矢量水听器阵的阵列流型和误差模型,研究当矢量水听器各通道存在相位误差时,应用music算法进行方位估计和应用遗传算法进行相位误差校正的问题。为校正误差,针对传统遗传算法在对方位和相位误差进行联合估计时可能存在早熟等缺点,提出了一种将自适应和小生境技术混合的遗传算法,用动态的自适应函数值分配传统遗传算法中固定的交叉、变异概率,得到最优解,用小生境技术可以得到全局最优解。最后通过计算机仿真,验证了算法的可行性和准确性。     

基于矢量水听器的非均匀阵列APES波束形成算法

针对传统幅度与相位估计（Amplitude and phase estimation,APES）算法难以应用于非均匀阵列的问题,研究了基于矢量水听器的APES算法。利用矢量水听器能够同时共点测量声压和质点振速的特点,将矢量水听器的声压和解析振速通道作为两个子阵,两路子阵之间只存在一个相位差,且与阵元位置无关,使得APES算法能够应用于任意形状的阵列。推导和分析了矢量APES算法的阵增益及其稳健性。分析和 仿真表明：该方法相比于传统APES算法,具有更高的阵增益,且能适用于非均匀阵列;相比 于最小方差无失真响应（Minimum variance distortionless response,MVDR）算法,具有更好的稳健性,能解决相干问题及能够获得更准确的信号功率,并用实测数据验证了算法的 有效性。     

MEMS矢量水听器阵列信号处理研究

MEMS矢量水听器是一种新型的水声传感器,对这种传感器的原理进行了简要介绍。为了验证该MEMS矢量水听器阵列的目标估计性能,进行了矢量阵的深海实验研究,选取了MUSIC算法应用于该MEMS矢量阵。实验结果表明:在复杂海洋环境中,该MEMS矢量阵能够实现对目标的方位估计和水下运动目标的航迹跟踪,从而验证了该MEMS矢量水听器成阵的可行性,为工程化应用奠定了基础。     

基于GA的数字单脉冲雷达相位误差的校正

为校正数字单脉冲雷达跟踪系统各通道存在的相位误差,针对传统遗传算法在对目标来波方位和相位误差进行估计时可能存在早熟等缺点,提出了将改进的遗传算法运用到估测阵列相位误差的方法中。在对相位误差估测同时对原导向矢量进行了修正,系统得到了更为准确的信号波达方向估计值和较好的跟踪效果。通过计算机仿真,验证了算法的可行性和准确性。     

声传感器阵列的实验研究

海洋中对目标的判决主要依靠于水听器阵列对水声信号的检测。为了对比声压阵与矢量阵对信号的检测能力,首先计算机仿真了声压阵和矢量阵的增益及其对目标方位的估计,而后加以实验验证。实验结果表明,矢量阵的增益高于声压阵,且其克服了声压阵左、右舷模糊的问题,能精确的对目标方位进行估计并完成对水下运动目标的航迹跟踪,从而验证了矢量阵的优越性。     

矢量水听器阵波束域MUSIC算法研究

矢量水听器可同时拾取声压和振速信息,成阵后水听器间的相移信息量增大。基于矢量水听器阵的波束形成性能明显由于同条件下的声压水听器阵,但其空间分辨力依然受阵列物理空间的限制。已经有人研究了矢量水听器阵的高分辨谱估计方法（MUSIC算法）,但属于对阵元域信号进行的直接处理,运算量较大。提出一种基于矢量水听器阵的波束域MUSIC算法（BMUSIC）。该算法首先将矢量水听器阵元的空间数据转换到波束空间,然后对转换后的数据再运用MUSIC算法。不但实现了降维处理,减小了运算量,而且可进一步抑制扫描扇面外的噪声。对BMUSIC算法进行了仿真并与常规MUSIC算法进行了比较。结果表明,该方法可得到与阵元域MUSIC算法相当的方位分辨力。     

低频矢量水听器目标绝对方位估计海上试验研究

矢量水听器技术目前已被广泛应用于目标到达方位估计领域。因其具有与频率无关的指向性特点,即使利用单个矢量水听器也可以测定低至几十赫兹的低频目标方位,而标量水听器在低频的到达方位估计则需要巨大孔径的阵列才能完成上述测量功能。针对矢量水听器这一优点,对低频(100～300 Hz)声信号的方位估计性能进行了海上试验研究,并结合罗经同步测得的平台方位数据,给出了目标在大地坐标系下的绝对方位。海上试验结果表明:矢量水听器低频方位估计结果与GPS测量结果一致,在3.6km距离范围内,到达方位估计标准差不超过5°。     

MEMS矢量水听器及其方位估计研究

水下目标被动侦测对高灵敏、低频检测矢量水听器提出了越来越高的要求,传统的矢量水听器已不能满足需求。基于新原理的矢量水听器的大量研究,提出了一种新的MEMS矢量水听器,介绍了该水听器方位检测原理;设计了方位估计实验方案,完成了实际的方位估计实验。测试结果表明：该水听器角度测试值与真实值基本相符,误差约为2°。     

一种载频信息未知的目标方位估计快速算法

针对载频未知目标方位估计方法的二维搜索运算量大的问题,提出一种基于分离变量方法的目标方位估计新方法,该方法通过泰勒展开将阵列的导向矢量近似为仅含有方位因子的矩阵和仅含有频率因子的向量的积,并通过矩阵变换将二维MUSIC方位估计的空间谱函数中的频率因子约去,在此基础上进行目标的方位估计。整个计算过程只需进行一维搜索即可获得多个目标的方位,有效地减少了原二维搜索算法的计算量。仿真结果表明:该方法高信噪比条件下均方根误差约为0.3°,可以满足工程需要。     

L型阵列通道不一致及阵元位置误差的联合校正方法

针对L型阵列中通道不一致和阵元位置误差同时存在的情况,利用辅助阵列和校正源,提出一种L型阵列通道不一致和阵元位置误差的解耦合估计方法.该方法计算量小,不需要误差参数的任何先验知识,且校正源的位置可以未知.理论分析和仿真结果表明,提出的方法能很好地解决L型阵列中通道不一致和阵元位置误差的联合校正问题,且两种误差的估计精度高.