密集拖线阵分步波束形成试验研究

本文给出对基元密排拖线阵进行分步波束形成与子阵处理得到的湖上拖曳试验主要结果,并和理论值作了比较.试验结果证明理论模型是正确的,本方案在工程上是可以实现的,必要的水下电子部件的体积和重量可控制在线阵组装的允许范围之内,能达到良好的可靠性:和标准方案相比,本方案的试验阵系统,信噪比增益改善9.5dB,系统品质因数提高了17.5dB.     

矢量水听器线阵波束图

本文研究了矢量水听器均匀线阵的采用不同方式进行波束形成的波束图,并和声压阵相应的量进行了比较.结果表明,相对于声压阵,在不增加阵孔径的前提下,利用矢量水听器阵获得的波束主瓣更窄,旁瓣更低.利用声压和振速的联合处理,去除了声压线阵方位估计中的左右舷模糊.     

线阵分裂波束处理技术在水声探测中的应用

声呐波束形成处理通常输出各个方位上的目标能量信息,利用指向性极大值位置给出目标的大致方位。为了得到更加精确的目标方位估计,需要寻找对目标方位微小变化作出灵敏反应的物理量。分裂波束处理所输出的各个方位二子阵的相位差信息,对方位变化十分灵敏,其测向精度接近于克拉美罗下界,不需增加太大运算量即可显著提高声呐系统测向精度,在水声中得到了广泛研究和应用。对线阵分裂波束处理在水声探测中不同的应用进行了梳理和总结,重点阐述了基于分裂阵半波束处理的被动声呐宽带相关检测、主动声呐相位单元化处理、超波束形成和水下慢速目标相位差空时方差自动检测跟踪(Automatic Detection and Tracking,ADT)技术的原理、处理流程和结果。     

随机相幅误差对舷侧阵MVDR波束形成器阵增益的影响

舷侧阵正常工作时,由于海洋环境比较复杂,以及每路水听器通道的传输特性不完全一致,使舷侧阵每一个水听器输出信号的相位和幅度叠加了一个随机误差。在作MVDR自适应波束形成时,该随机误差的存在将影响到基阵的阵增益,降低检测能力。仿真结果表明:幅度和相位误差的存在会降低MVDR波束形成器的阵增益,两类误差越大,阵增益就越小;输入信噪比越高,MVDR波数形成器的阵增益就越小。文中从统计学角度分析了随机相幅误差对协方差矩阵的影响,然后通过数值仿真得到阵增益的变化规律。     

拖线阵声呐若干信号处理问题分析

研究分析了拖曳式线列阵声呐（包括单线阵和多线阵）的有关信号处理方法及其性能,包括阵增益、宽带指向性函数、方位估计的性能限、目标左右舷分辨以及对模型误差宽容的波束形成方法等。指出单线阵的阵增益和方位估计精度是一个重要指标,利用多线阵的水平孔径可以区分目标的左右舷方位。结合拖线阵的湖、海试实验,说明拖线阵信号处理的工程应用情况。     

五臂阵的自适应波束零点展宽方法的理论研究

针对水下声纳浮标系统中扩展性较好的五臂阵,为提高其自适应波束形成器的稳健性,引入了一种零点展宽的方法,主要包括Mailloux的基阵协方差矩阵扩展法和Zatman的频散合成法。两者用多个虚拟干扰源替代实际干扰源,从而共同作用形成宽的零陷。并进行了详细的理论推导,还通过仿真实验验证了其应用在实际声纳系统中的可行性和有效性。     

多波束测深系统多子阵检测法的改进及其性能分析

多波束测深系统中,相位检测法是实现超宽覆盖测量的关键技术之一。分析了分裂子阵相位检测法和多子阵检测法,并基于对子阵结构的分析,改进了多子阵检测法,给出了多子阵检测法输出信噪比的表达式,讨论了子阵结构对输出信噪比的影响,在理论分析基础上选择了三种子阵结构对海上试验数据进行了处理,验证了分析结果。处理结果表明,在优化参数基础上,多子阵检测法不但可实现多波束测深系统的超宽覆盖,而且可改善系统对海底的检测性能。     

基于最小一乘的虚拟阵元波束形成仿真研究

水下多波束成像系统成像质量的关键主要在于波束形成的质量。在信号频率一定时,常规相移波束形成只有通过增加基阵的孔径来得到更窄的波束,但是在有限的应用条件下,这种方法又受到实际工程的限制。因此,提出一种基于最小一乘估计的虚拟阵元波束形成方法。在低信噪比的情况下,利用最小一乘估计的稳健性可以得到更加准确的估计信号,从而在不增加基阵尺寸的情况下获得更窄和抗干扰性更强的波束,提高阵增益和声呐图像的角度分辨率。通过Matlab仿真并与其他方法比较验证,证明了上述方法的优越性。     

浅海波导中垂直时反线阵聚焦研究

在浅海波导中,垂直阵可以跨越整个波导,并能对大多数简正波模态进行精确采样.在给定声源及海洋环境信息的条件下,通过MOATL简正波模型仿真计算出到达垂直时反阵位置处的波形,即垂直时反阵的接收信号,将接收信号时间上取反,通过以KRAKEN简正波模型计算得出的返回声信道,在声源处取得了较好的聚焦效果.并分析了垂直阵基元数、基...     

基于多线阵CCD的激光投线仪数字化检测

在分析现有激光投线仪主要技术指标的基础上,提出了利用8个线阵CCD和1个面阵CCD对激光投线仪进行检测的基本原理以及误差判定方法,通过上位机软件对CCD所采集到的数据进行统一处理,并给出检测结果,同时进行存档打印。实践证明,该方法能大大提高检测效率。     

基于宽带稳健STMV波束形成的相关检测方法

采用一种宽带相关结合稳健自适应波束形成的检测方法,来提高弱目标在强干扰背景下的检测能力。宽带相关检测具有多目标方位分辨力高的优点,它基于常规波束形成得到,但由于其旁瓣级有限,存在强干扰时会导致其旁瓣区域的相关检测产生凹陷,因此直接影响弱目标的检测能力。通过分析常规宽带相关检测中目标旁瓣区域产生凹陷原因,利用宽带稳健自适应波束形成的干扰抑制能力,提出了一种将宽带稳健导向最小方差波（Steered Minimum Variance,STMV）与宽带相关检测结合的宽带检测新方法。该方法能有效消除相关检测中强干扰的影响,提高被动声呐的宽带检测性能。仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性。     

抑制运动强干扰的稳健波束域目标方位估计方法

为了减小来自旁瓣区快速运动的强干扰对波束域高分辨方位估计方法的影响,提出一种稳健的波束域高分辨方位估计方法。该方法在形成多波束时,将稳健自适应波束形成与零陷扩宽技术相结合,有效地抑制了运动强干扰所造成的快拍失效和扫描方向误差引起的自适应波束图畸变,从而保证波束域方法能准确地估计目标方位。仿真结果验证了该方法的有效性。     

聚焦线阵幅度权处理的研究

在舰艇辐射噪声测量中,为提高测量信噪比和估计噪声源强度空间分布,采用了聚焦线阵。在聚焦线阵的幅度补偿处理中,为使不相干背景噪声处理的输出最小,引出最佳阵增益处理,它和幅度补偿处理同属一类由一参量表示的权处理。本文讨论了各种权处理的阵增益及对不相干背景噪声的输出与最佳阵增益处理的输出之比,并给出了计算曲线。     

改进的直线拟合线阵CCD图像边缘检测方法

为了检测经过光学系统成像所得图像的边缘,在直线拟合方法的基础上提出了一种新的边缘检测方法。该方法综合考虑边缘过渡区间所有点的信息,利用直线拟合方法求出一组可能的边缘值,再选择它们的中值作为最终的边缘值。基于该方法的采集系统由线阵 CCD 采集边缘的灰度图像,使用单片机来处理数据,并计算出边缘的位置。实验结果表明,这种改进方法的重复性误差为 0.89 个像素,而且能够在 0.039s 内完成一次边缘检测计算。     

基于CMOS线阵相机的弹丸图像信息提取研究

由于CMOS线阵相机采集的弹丸图像背景灰度不均匀、亮度不足等,常用的目标提取算法应用在弹丸图像信息提取中存在捕获率低、精度不高等问题.通过对弹丸图像本身的分析研究,设计了一种基于二次提取快速获得弹丸图像信息的算法,可以快速定位弹丸位置,准确获得弹丸坐标.结果表明,此算法可显著消除背景噪声影响,相比于常规的目标提取算法,使用该算法获得的弹丸坐标精度更高,可达到2.3 mm,在现代靶场测试活动中具有实用意义.     

星载稀疏阵扫描模式干涉雷达动目标检测研究

地面动目标检测(GMTI)是星载分布式雷达的重要应用之一,利用星载稀疏阵可增加系统虚拟孔径,以改善动目标检测性能.扫描模式干涉雷达(Scanning Pattern Interferometric Radar,简称SPIR)是一种雷达天线阵波束扫描的新型GMTI雷达,用点扩展函数(Point Spread Function,简称PSF)与扫描结果进行解卷积,就能恢复出地物后向散射系数,然后利用杂波位置来检测动目标.本文分析了SPIR方法的基本原理,并对有不同位置误差的阵列进行了SPIR仿真,比较仿真结果发现,在一定误差范围内,准确测量孔径实际位置比精确控制孔径位置更重要.     

利用拖线阵声呐目标方位信息估计目标距离的研究

本文基于运动分析的方法.试图利用拖线阵声呐的方位信息对匀速直线运动目标进行被动估距.在数据处理上采用广义最小二乘法.把相关残差经过滤波变为白色残差,达到无偏估计.本估计要求声呐每隔2s提供一次方位信息.200s作一次机动.基于本算法的被动估距具有较好的收敛性和精度.     

基于宽带相关处理的水下运动目标检测

对于水下运动目标的检测,宽带相关处理是一种有效的方法.为了实时实现的需要,选择一类多普勒宽容信号为发射信号,给出了单尺度宽带相关处理器作为运动目标检测器.仿真结果证明,该检测器性能优良,且能够实时实现.     

目标跟踪在拖线阵左右舷分辨中的应用研究

针对常规拖线阵声呐存在的左右舷模糊问题,提出了一种将平台机动与目标跟踪相结合的拖线阵左右舷分辨方法,利用镜像产生左右舷目标对,根据真实的跟踪目标及其镜像目标的速度差来自动判决目标左右舷.通过仿真分析,对于10 km距离以上的目标,不管位于左舷还是右舷,平台通过小角度转向5°,经过2个扫描周期,真实的跟踪目标与其镜像目标...     

一种基于色彩处理的被动声呐宽带目标检测显示方法

针对被动声呐传统宽带能量检测方式难以解决强干扰存在时的弱目标检测问题,着眼于目标、干扰及背景噪声频谱特征差异,提出了一种划分子带,利用颜色合成理论进行宽带融合检测的显示方法。针对弱目标存在稳定线谱或在部分频点能量相对较强的情况,可有效提升对弱目标的检测能力,并增强不同目标方位历程的区分度。