基于空间平滑的多波束测深声呐相干分布源方位估计

在多波束测深声呐的工作环境中,若海底反向散射信号不满足点源假设,方位估计精度将严重下降,而基于分布源模型的方位估计算法可以适应这种环境。目前,大多数分布源算法要求分布源之间不相干,有人提出采用Toeplitz方法估计相干分布源,但该方法精度不高并且忽略了角度扩展参数。为解决多波束测深声呐相干分布源的方位估计问题,提出了基于空间平滑的广义MUSIC方法,公式推导证明了算法的有效性,通过计算机仿真给出算法方位估计的精度以及不同信噪比条件下的性能,最后采用多波束测深系统的实验数据对算法进行了验证。     

合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法

传统激光三维成像均采用实孔径成像技术,其分辨率会随着作用距离的变远而降低。相比于实孔径成像,合成孔径成像的一个显著优势是沿航向的分辨率不随作用距离的变化而变化。基于合成孔径技术提出一种合成孔径激光三维成像雷达的工作模型。该系统采用激光泛光发射模式和多波束相干接收,首先,在高度向,采用大时宽带宽的线性调频信号,并利用解线频调技术实现高分辨率;其次,沿航向利用合成孔径技术频域压缩算法实现高分辨率,其中考虑到激光调频信号的长扫频周期,对于平台连续运动引入的多普勒平移项进行了补偿;在跨航向通过实孔径阵列实现高分辨率。最后,通过仿真实验验证了该系统的有效性。     

Ga_xIn_(1-x)P/AlGaInP多量子阱的吸收/反射光谱:多光束干涉的影响与消减

通过测量GaAs基GaxIn1-xP/AlGaInP多量子阱的光学吸收谱 ,揭示出采用吸收谱研究该量子阱系统所遭遇的困难 ,并判明吸收谱中高频振荡干扰的来源为多光束干涉 ,从而指出消减振荡干扰的有效途径在于降低量子阱样品的有效厚度 .提出了适用于反射光谱测量的样品结构 ,并在实验中观察到激子跃迁 .通过对反射谱进行导数操作 ,达到了准确测定激子跃迁能量的目的 ,为采用反射谱法研究该量子阱系统的光学特性提供了技术基础     

基于遗传算法的非对称多波束反射阵天线设计

针对传统方法设计的多波束反射阵天线增益低、波束偏移大、要求波束对称等问题,通过引入全局优化算法中的遗传算法对反射阵相位分布进行优化,以完成非对称多波束反射阵天线设计。为验证其有效性,设计并制作了一副Ku频段,波束指向分别为θ1=25°,1=0°和θ2=15°,2=180°的非对称双波束反射阵天线。测试和仿真结果较吻合,天线在中心频点的增益为26.03dBi,效率达到28.04%,1dB增益带宽和3dB轴比带宽均能覆盖11.3~12.3GHz(8.3%),实测波束指向为θ1=24.3°,1=0°和θ2=15°,2=180°,波束偏移0.7°。结果表明遗传算法能有效完成非对称多波束反射阵天线设计。     

波束域相位中心互相关DOA估计方法

为提高多波束测深声呐回波到达角度(DOA)的估计性能,将三排阵测深侧扫声呐的相位中心互相关技术与多波束测深声呐的波束形成技术相结合,提出了一种新的波束域相位中心互相关DOA估计方法;并将该方法与传统相位差测向方法进行了比较,且推导出了两者的数学表达式;通过理论分析和仿真研究指出新方法能同时获得较大的相位非模糊区间和较低的DOA估计误差,有效提高了回波DOA的估计性能;对湖上试验数据的处理结果进一步表明该方法具有工程实际应用的有效性和可行性。     

基于改进型巴特勒矩阵的短波8元圆环阵列多波束技术研究

传统短波接收天线为单一的波束指向天线或全向天线。为提高接收天线增益,同时产生多个波束指向不同方向,提出利用巴特勒矩阵作为短波接收天线阵的无源波束形成网络。在传统8×8巴特勒矩阵结构的基础上,设计改进型8×8巴特勒矩阵。以均匀8元圆环阵列为天线模型,利用FEKO仿真分析了其天线特性。在3~11 MHz频段内,P2、P3、P6、P7四个端口分别在202.5°、292.5°、112.5°、22.5°方向上得到了方向性较强的单一波束,7 MHz时波束增益达到最大11.9 dBi,波瓣3 dB宽度平均为60°;在P1、P4、P5、P8端口产生相同的2个波瓣,7 MHz时其波束增益达到最大9.8 dBi,波瓣3 dB宽度平均为89°。由以上仿真分析得出,该改进型8×8巴特勒矩阵能够同时产生6个波束,波束覆盖8个方向,提高了波束的方向性,提高了天线增益。     

A Wide Range Measuring System for Thin Lubricating Film: From Nano to Micro Thickness

This paper introduces a newly developed lubricating-film-thickness measuring system, which implements the multi-beam intensity-based (MBI) scheme proposed recently by the authors. Some details about the software of the testing system and instrumentation of the MBI approach are discussed. For efficient determination of the fringe order range of measured points, a simple counting strategy was suggested. It is shown that this measuring system can provide a measurement range from nano to micrometers and a high resolution on the nanometer level. Besides being able to detect ultra-thin lubricating film thickness, the system can also measure tiny local variations in film thickness on a nano-scale in the conventional EHL regime. The capability of the system is demonstrated by the determination of film thickness in the range of 1nm to 2.542m with a standard deviation of 0.89nm. In addition, some analyses are given for further understanding the optical EHL and the testing system in this paper.     

点云密度对水下抛石效果评价的不确定性研究

水下抛石为隐蔽工程,其抛石效果评价是工程项目验收的重要部分,对工程质量评价有重要意义。为此,以张家港市老海坝河段整治工程的抛石护岸工程区为研究区,通过多波束测深技术获取代表区域不同点云密度下的抛石增厚值,再分析不同点云密度对抛石效果的影响。结果表明：点云密度对抛石增厚值的效果评价影响较大,且不同点云密度下评价结果的误差呈正态分布。基于测量不确定理论给出了不同点云密度、不同置信概率下的评价结果置信范围,可为水下抛石效果评价方法的制定和选取合适的点云密度提供依据。     

多波束测深技术在长江某水厂取水管现状检查中的应用

长江水质浑浊、流速较大,传统水下建筑物现状检查方法如潜水摸查和水下视频录像不再适用,而利用多波束测深技术进行全覆盖扫测,并对水下高精度点云数据三维建模,能够实现水下建筑物现状可视化和缺陷定量分析。针对长江某水厂取水管现状检查工程,利用Kongsberg EM2040C(双探头)多波束测深系统,通过设计测线、选择合适的波速角和发射角,利用自适应滤波算法对获取的高精度、高分辨率水下点云数据进行精细处理,结果能准确反映取水管破残现状和破损位置,为该水厂取水口修复项目提供了可靠的基础数据资料。应用成果对类似工程的现状检查和加固修复具有一定的借鉴意义。     

Improved least mean square algorithm based in satellite multi-beamforming

High-throughput satellites use multi-beam technology to achieve polarization isolation and spatial isolation to reuse frequency resources,resulting in increased traffic capacity,but this presents a higher demand for fast adaptive beamforming algorithms.In order to solve the shortcoming that the convergence rate and steady-state error can not be satisfied simultaneously when using the LMS algorithm,an improved least mean square algorithm was proposed,which used the statistical average gradient update to solve the problem of the formation of beam instability caused by the instantaneous gradient,which can speed up at the beginning of the beamforming and maintain a small error value after the convergence has reached a steady state.The use of 61-element hexagonal array phased array antenna to form a 7-point beam in an environment where high-throughput satellites have a strong rainfall attenuation was considered.The results show that the improved algorithm can greatly improve the convergence speed and obtain better steady state performance under the condition of only a small increase in complexity,which can be applied to high-throughput satellite beamforming technology with severe inter-beam co-channel interference in emergency communication scenarios.