基于声矢量阵的宽带波束域高分辨方位估计

宽带信号波束域处理是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径,它相对阵元域具有运算量小、分辨信噪比门限低以及角度分辨力高的优点。声矢量阵单个阵元能同时测量声场中的声压量和3个正交的质点振速分量,相对于声压阵,它能获取更多的声场信息。因此通过均匀声矢量阵运用MUSIC算法对宽带信号源波束域DOA估计进行了研究,改善了对弱相干信号源的方位分辨和估计性能,实验所获得的仿真结果表明了该方法具有较高的参考价值。     

一种多波束接收阵的分析与设计

提出了一种用于接收的多波束半球阵的设计方法.基阵由均匀布放在半球圆周上的5个半波阵子压电换能器组成,阵元间采用“接力”式的工作方式,形成5个并行波束,实现波束对半空间的全向覆盖,并可实现对目标方位的粗略估计.制作出换能器及基阵硬件,通过水池实验验证了该方法的有效性.     

一种稳健的高分辨方位估计方法及其应用

为解决快拍数不足情况下MUSIC高分辨方位估计方法输出空间谱信噪干比损失较大的问题,提出一种稳健的高分辨方位估计方法—CSMUSIC方法,并将其应用于近场声源分布测量中.根据时频变换过程,提出频域协方差矩阵估计过程可用快拍数;基于复域变换处理,解决了复域协方差矩阵估计求取过程可用快拍数;分析了CMUSIC方法实现流程及其降低频域快拍数不足导致的信干噪比损失;通过数值仿真验证了其对目标位置的检测及定位性能.数值仿真处理结果表明,该方法在保持MUSIC方法高分辨的同时,克服了频域快拍数不足引起的信干噪比损失较大问题,实现了对目标位置估计,提高了MUSIC近场声源分布测量方法对目标位置的检测及定位性能.     

基于粒子滤波的雷达波束方位指向估计*

雷达波束方位指向估计是雷达侦察及精确干扰等雷达手段的基础和关键技术。传统估计方法难以适应天线扫描速度变化的情形,为此该文建立了波束方位指向估计的状态空间模型,并引入粒子滤波技术对状态变量进行估计。粒子滤波是非线性和非高斯情形下进行状态估计的强有力算法,基于粒子滤波的雷达波束方位指向估计算法具有良好的性能,能够适应天线扫描速度变化的情形。仿真实验验证了所提算法的适用性和有效性。     

探雷声纳作用距离预报建模与仿真

针对复杂海洋环境下探雷声纳作用距离难以有效确定的特点,研究了探雷声纳基阵的三维指向性函数,通过建立声纳三维单波束照射海底模型,仿真计算了基于实际波束指向下声纳波束域海底混响级、目标回波级和海洋环境噪声级,实现了探雷声纳作用距离的有效预报,并重点就波束指向对声纳探测性能的影响进行了仿真验证。结果表明,研究结论对于指导探雷声纳的作战使用有重要意义。     

采用粒子滤波的雷达波束方位指向估计

传统方位指向估计方法难以适应天线扫描速度变化的情形,为此建立波束方位指向估计的状态空间模型,并引入粒子滤波技术对状态变量进行估计。粒子滤波是非线性和非高斯情形下进行状态估计的强有力算法,采用粒子滤波的雷达波束方位指向估计算法具有良好的性能,能够适应天线扫描速度变化的情形。仿真实验验证了所提算法的适用性和有效性。     

冲激杂波下的圆阵天线二维DOA估计方法

为提高复杂电磁环境下海上通信的安全性、可靠性及抗干扰能力,舰船采用均匀圆阵天线实现有向通信,达到不需转动天线也能形成360°均匀覆盖的波束和干扰零陷的目的。针对存在显著冲激性噪声时传统波束形成方法不能得到满意结果的问题,提出了一种非高斯稳定分布噪声模型下均匀圆阵分数低阶矩MUSIC韧性波束形成新方法,并对比分析了所提的分数低阶矩MUSIC与传统MUSIC方法在稳定分布噪声下的波束形成性能。结果表明,新方法的DOA估计性能优于传统算法,适应复杂噪声环境的韧性强,应用前景广阔。     

应用改进的LP算法构建虚拟阵的精确定向方法

为了克服传统LP(Linear Predecition)算法在构建虚拟阵过程中存在预测误差容易累积的弊端,提出了一种能够更充分利用实阵信息量的改进LP算法来构建虚拟阵。采用实际基阵方法、传统LP虚拟阵方法和改进LP虚拟阵方法分别对假定基阵的波束性能进行计算机仿真及对湖试数据进行处理成像,研究结果表明,与传统LP方法相比,改进的LP方法能够有效地抑制波束旁瓣,进一步提高了基阵的角度分辨力和阵增益,将其运用于特定试验背景下的实际湖底目标探测,方向分辨精度可提高75%。     

基于移动目标的DOA估计偏差校正

针对移动目标的波达方向估计容易出现偏差的问题,提出一种利用频移信息修正方位估计偏差的算法,解决了传统方位估计算法不能适用于高速移动目标或平台的问题。该方法利用基阵平台与目标的径向移动速度,估计中心频率偏移,然后利用频移信息修正传统的方位估计结果。仿真结果表明,该算法可以极大地提高移动目标的方位估计精度。此外,该算法对阵列的阵型和方位估计算法没有任何限制,因此具有广泛的适用性和较强的工程实用价值。     

半仿真方位高分辨后置处理方法

MVDR自适应波束形成可获得良好的目标方位估计性能,但其方位分辨力仍受限于阵列孔径.为进一步提高目标方位分辨性能,在MVDR自适应波束输出的基础上,提出了一种高分辨后置处理方法.在两目标方位不可分时,仿真构造两个目标的阵列输出空间方位谱,通过搜索两目标的方位和幅值,与真实数据的空间方位谱输出作匹配处理,从而获得目标的方位估计.实验室仿真及海试数据处理验证了该方法的有效性.     

互耦影响存在时修正MUSIC算法的DOA估计

首先用矩量法精确分析了考虑互耦影响时天线阵元的电流分布,给出了计算电流的解析式,并仿真计算了单元直线阵的电流分布。然后以等效网络法为基础研究互耦影响存在时修正MUSIC算法的DOA估计性能,仿真实验表明在互耦影响存在时MUSIC算法失效,而修正MUSIC算法仍然具有良好的DOA估计性能。     

基于非均匀线阵和修正MUSIC算法的DOA估计

研究了基于非均匀线阵的DOA估计问题。提出了利用修正MUSIC算法进行DOA估计,并设计了对称布阵方式。仿真结果表明在对称布阵非均匀线阵中使用修正MUSIC算法,空间谱分辨率高、栅瓣小,且分辨率要高于均匀线阵。本算法获得了较高的空间谱分辨率,提高了DOA估计性能。     

基于调制FFT有限域搜索的MUSIC频率估计算法

为满足跳频频率测量中频率估计高精度及实时性的要求,提出了一种将调制FFT和MUSIC算法相结合的频率算法:首先利用调制FFT对谐波频率进行预估计,确定感兴趣的频域区间;然后利用MUSIC算法在锁定区间内估计伪谱谱峰的位置,实现频率的精确估计。该算法可得到较高的频率分辨率,并减少了MUSIC算法的谱峰搜索范围。仿真试验表明:该算法的频率分辨率高,且实时性能满足频率测量需求。     

基于空间时频分布的欠定DOA估计

波达方向（DOA）估计是阵列信号处理领域的热点问题,但经典的DOA估计方法通常要求阵元数大于源信号个数,即满足超定条件。而在实际中往往面临的是源信号个数大于阵元数目的欠定条件。提出了一种基于空间时频分布的MUSIC扩展算法,该算法通过将空间时频分布矩阵进行拓展,实现了欠定条件下的DOA估计。相比时频MUSIC算法,该算法能同时适应超定和欠定条件;相比已有的欠定DOA估计方法,该算法在保证DOA估计精度的情况下,放宽对源信号稀疏性的要求,同时降低对快拍数的要求。仿真实验结果表明了本文算法的有效性。     

两种解相关算法的DOA估计性能研究

MUSIC算法能对独立信号的波达方向（DOA）进行有效估计,但该算法对相干信号或强相关信号进行DOA估计时,算法性能会随着相关系数的增加而急剧恶化甚至失效．针对该问题,利用前后向空间平滑技术与修正MU—SIC算法进行去相关,研究了它们去相关的基本原理及优缺点;利用MUSIC算法通过实验仿真对相关信号的波达方向估计性能进行了研究,分析了信号间相关系数对前后向空间平滑算法与修正MUSIC算法的测向性能的影响,并验证了算法去相关的有效性．     

用于卫星干扰源定位的压缩感知DOA估计方法

针对传统测向方法的实际应用性能较差,提出一种基于压缩感知(CS)的卫星干扰源定位方法。根据干扰信号方位角的空间稀疏性,建立了压缩感知波达方向(DOA)估计模型。通过协方差矩阵的高阶幂逼近信号子空间和矩阵的共轭对称特征,利用高阶幂矩阵的主对角线下左下角列向量进行波达方向估计。仿真实验验证,该方法不需要已知干扰源数,具有较高的精度和较好的分辨力,且能满足对相干干扰信号的估计。对压缩感知DOA估计在卫星干扰源定位中的应用具有一定参考意义。     

不锈钢面板与铝面板泡沫铝夹芯梁的抗爆性能

为考查泡沫铝夹芯梁的抗爆性能及面板材料对其抗爆性能的影响，采用数值模拟方法分析了面板材料分别为工业纯铝与304号不锈钢，芯材为Alporas泡沫铝共同组成相同质量泡沫铝夹芯梁在不同爆炸荷载作用下的跨中位移与芯材压缩应变的差异。研究结果显示：在爆炸冲量分别为1．82，3．77，6．08，7．0kN·s的作用下，工业纯铝面板泡沫铝夹芯梁跨中位移分别为304号不锈钢面板泡沫铝夹芯梁跨中位移的68％，83％，84％及86％，较304号不锈钢面板泡沫铝夹芯梁具有更好地抵抗爆炸冲击波的能力，面板材料对泡沫铝夹芯梁的压缩应变影响较小。     

带电粒子束自生力对束流扩散的影响

带电粒子束由于受到静电斥力作用 ,它在传输时总是扩散的。本文根据相对论的罗仑兹变换以及牛顿运动定律 ,研究了带电粒子束在其自生空间电荷力作用下通过外层空间的真空中传输时的扩散现象 ,得出了粒子束传输的扩散方程 ,提出了一种计算粒子束扩散半径的方法。然后讨论了影响粒子束传输的各种因素 ,包括粒子束类型、能量、束流、出口初始束半径以及散角等。最后从传输技术角度指出了宜选择高能小流初始半径大的电子束 ,研究结果不仅同国外研究相符合 ,而且将为研究粒子束传输技术提供科学依据。     

一种不需要特征值分解的MUSIC方法

MUSIC方法是空间谱估计中经典的子空间方法。提出了一种构造参考信号的预处理模型,提出了一种适合于MUSIC方法的多级维纳滤波结构。新方法避免了采样数据二阶统计的特征值分解,降低了运算量。仿真结果证明了方法的有效性。     

一种高机动场景下的单快拍DOA估计算法

针对高机动场景下目标信号样本数据少,常规算法难以获取信号子空间的问题,提出一种基于改进协方差矩阵的单快拍DOA估计算法。所提算法首先对接收的单次采样数据做互相关预处理,利用预处理所得数据重构等效协方差矩阵,再基于MUSIC算法完成相干信号的DOA估计。在不损失阵列孔径的同时,算法保证了谱估计精度。计算机仿真表明,在样本量较小的情况下,所提算法能够有效估计出相干目标信号,较现有算法估计精度有所提高。