小尺度基阵空气声被动定向及精度分析

针对如何有效地对抗超低空飞行的武装直升机,根据声测被动定向系统对声学基阵提出的要求,给出了当基阵尺寸较小的情况下空气声被动定向系统的基本原理。主要介绍了远、近场环境下平面四元十字阵的定向原理和算法,重点分析了该阵的定向精度,同时对远场环境下基阵的目标定向性能进行了仿真研究。结果表明,平面四元十字阵空气声被动定向系统的空间定向精度分布具有不均匀性,为空中运动目标声测被动定向算法的研究提供了重要依据。     

基于声矢量传感器原理的目标被动定向算法

声测被动定向是声学监视技术的重要研究内容.为了实现对低空运动目标的声学监视,提出了一种基于声矢量传感器原理的被动定向方法,推导出了基于互谱法声强测量技术的定向算法,并对定向算法进行了分析和数值仿真.仿真表明:当传感器尺寸为0.28m、信号信噪比为5dB时,定向精度在2.5°以内.仿真结果说明,该定向算法是正确可行的,有较大的实用价值.该研究成果可直接用于空中运动目标,如飞机、导弹和无人机等目标的声测被动定向.     

多基阵无源声测定位算法的研究与仿真

对直升机等低空飞行目标的无源声测定位与跟踪是声学监视系统的重要研究内容。对多基阵低空飞行目标的无源声测定位方法进行了研究,并导出了定位算法和定位误差。理论分析和仿真实验表明,利用单基阵的方位和俯仰角进行多基阵融合定位时,无源声测定位系统有较高的定位精度,而且布阵形式对定位精度有一定的影响。该研究成果可直接用于对空中运动目标,如无人机等目标的无源声测定位。     

舰船辐射噪声检测的被动合成孔径算法

舰船辐射噪声在低频段具有稳定的线谱成分,其特征信息丰富,利用该线谱成分可以实现对水下目标的检测.被动合成孔径(Passive Synthetic Aperture Sonar,PSAS)算法对小孔径基阵沿直线运动接收到的信号进行合成处理,从而达到虚拟大孔径基阵的方位分辨力效果,进而提高对弱目标信号的检测能力.理论分析结合仿真不同因素对被动合成孔径算法影响,验证了算法的有效性和可行性.     

基于随机有限集的传感器网络多目标跟踪

利用有限集统计理论对声学W SN下的多目标跟踪进行了研究。首先利用F ISST理论对声学W SN下的多目标跟踪进行建模,然后利用粒子滤波对随机集最优贝叶斯滤波进行近似,提出了一种新的多目标跟踪方法。在粒子滤波执行过程中,为了有效地平衡计算量和跟踪精度,根据目标数目自适应地调整每一时刻的粒子数目。仿真结果表明在监视区域同时出现目标较少的情况下,算法能够及时发现目标的出现和消失,正确估计目标状态和数目。     

合成孔径声纳的数学问题

根据波动方程线性化模型,考虑了合成孔径成像的数学问题,对于在二维曲面上所获得的数据来重建三维景物,将基阵的运动和旋转归结为对基阵轨迹的依赖上.利用微局部分析给出了一般问题的一种新的理论反演算法,并且分析了成像系统的分辨率,从而为今后的工作打下理论基础.     

幅相误差对声纳均匀线列阵的影响分析

针对幅相误差是制约声纳基阵性能的重要因素,建立存在幅相误差的均匀线列阵模型,进而提出统计计算与计算机仿真相结合的方法。该方法通过计算线列阵方向性函数的统计特性,分析具有幅相误差、基元失效时均匀线列阵对基阵指标的影响。仿真证明理论分析是正确的。     

基于波束域MUSIC方法的高分辨方位估计

现代声纳系统普遍采用水听器基阵和一定的信号处理来提高对目标的检测和定位能力,而基阵的波束形成则在其中起着核心作用。文中研究了窄带波束域高分辨方位估计技术,分析了波束域MUSIC方位估计的构造过程和具体实现方法。仿真计算表明,基于波束域MUSIC的方位估计算法是一种分辨空间小角域内多个目标的有效方法。     

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%。     

一种基于超短基线的高精度多目标水声定位技术研究

超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。信号设计是多目标水声定位系统的关键。与常规的跳频序列相比,COSTAS阵列具有良好的相关特性。文中对COSTAS跳频信号进行了分析,仿真结果表明,由它构建的跳频信号有着较好的多目标信号抑制能力,并且可以找到合乎系统要求的多目标信号编码组。试验结果也证明了采用这种基于COSTAS阵列的跳频工作方式较为适合水下多目标声学定位。     

基于双基阵的高炮弹丸炸点被动声定位研究

被动声定位技术在许多领域中有着广泛的应用,但定位精度低一直是影响其工程应用的关键问题之一。在研究单基阵被动声定位技术的基础上,提出了基于双基阵的被动声定位基本原理和方法,并对高炮弹丸炸点的被动声定位进行了仿真实验。仿真结果表明,采用双基阵对高炮弹丸炸点进行被动声定位,其精度有较大提高,克服了单基阵定位精度低的不足。此原理和方法同样适用于对其它三维空中目标进行被动声定位。     

声对接阵阵元参数控制

提出对声对接阵阵元参数进行控制,以达到提高声对接阵系统精度的目的,并对由于阵元参数改变而引起对接基阵各个阵元之间的交叉耦合的影响以及阵元的近场声压进行了理论分析和计算机仿真计算,结果证明该方法是有效的.     

利用会聚区隐蔽解算目标运动要素的方法

在浅海,当被动声纳探测到目标后,由于舰艇间不断的运动,测得的目标方位随时间的不同而不断地发生变化,利用目标方位的变化,通过纯方位法和滤波估计等方法可解算出目标的运动要素.当声纳利用深海会聚区的声学效应在远距离上探测到目标时,因舰艇被动声纳在隐蔽条件下往往只能测得目标的方位,此时的目标方位随着时间的不同变化很小,难以利用浅海的解算方法求出目标的运动要素.为解决这一问题,基于对深海会聚区声学效应的分析,提出了利用会聚区宽度等特点,采用本舰艇合理机动的方式,来求解目标的运动要素的方法.通过对本舰艇各种可能机动方式的建模和计算机仿真计算的结果可见,该方法可行,且在第一、第二会聚区效果明显.     

2(1/2)谱在直升机声信号特征提取中的应用

介绍了四阶累积量对角切片的一种定义,分析了其傅里叶变换(212谱)在提取三次相位耦合特征方面的良好性能及其估计方法;将其应用于具有三次相位耦合的直升机声信号特征提取。仿真结果表明,利用该方法能够分析信号的三次相位耦合信息,且具有计算方法简单、运算速度快及良好的抑制高斯噪声的优点。实际的数据处理结果验证了该方法的有效性。     

基于方位角和多普勒的机动目标无源定位跟踪可观测条件

可观测性分析是无源定位与跟踪系统的前提和基础,只有满足可观测条件才能对系统进行正确求解。应用线性系统理论,以目标方位角和多普勒频率为观测量,对匀加速和匀转弯这两类最常见的机动目标进行了可观测分析,为进一步研究机动目标的无源定位与跟踪提供了理论前提。最后给出了仿真实例,验证了理论分析的正确性。     

Analysis of parameter estimation using the sampling-type algorithm of discrete fractional Fourier transform

Parameter estimation is analyzed using two kinds of common sampling-type DFRFT (discrete fractional Fourier transform) algorithm. A model of parameter estimation is established. The factors which influence estimation accuracy are analyzed. And the simulation is made to verify the conclusions. From the theoretic analysis and simulation verification, it can be drawn that, for the estimation of chirp-rate and initial frequency, Pei's method [10] is more suitable if the absolute value of chirp-rate is small relatively; Ozaktas' method [9] is more suitable if the absolute value of chirp-rate is large relatively; and the two methods are both workable if the absolute value of chirp-rate is moderate. The scope of moderate chirp-rate can be approximately determined as [40 Hz/s, 110 Hz/s].     

数字式相位差测量方法及精度分析

相位差变化率是最近提出的用于快速无源定位的观测量。该文研究相位差的高精度测量方法 ,提出了一种正交双通道数字式的相位差测量方法。通过对信号频谱的分析 ,计算了测量系统输出的信噪比 ,从而得出了相位差测量的理论精度 ,随后进行仿真分析验证了理论精度。理论分析和仿真实验证明 ,论文提出的方法可以实现高精度的相位差测量     

采用随机矩阵理论的水声阵列SMI-MVDR空间谱估计技术

对角加载MVDR技术是一种经典的空间谱估计技术,在水声阵列信号处理中有着广泛的应用。该技术之所以具有较好的性能是由于其通过对角加载使样本协方差矩阵的特征值分散度减小。提出了基于随机矩阵理论的MVDR空间谱估计技术,具体思路是利用随机矩阵特征值的极限性质实现样本协方差矩阵噪声的抑制,以达到类似对角加载能够实现的特征值分散度减小的效果。仿真表明所提出的方法与对角加载方法达到了同样的目的,且当快拍数一定,而信噪比由小变大时,该方法可以达到与对角加载MVDR技术相当的性能;当信噪比设为定值,快拍数由小变大时,其与对角加载技术具有相同的DOA估计成功概率变化趋势,且在小样本情况下,此方法优势较为明显。     

基于圆阵的二维DOA估计新方法

通过分析圆阵阵列流形,提出一种新的圆阵二维谱估计模型,可以直接应用MUSIC算法进行二维DOA估计,从而避免了对圆阵输出信号进行模式激励.应用此模型仿真分析了均匀圆阵和均匀半圆阵的二维DOA估计性能,相比模式激励方法,减小了计算量;半圆阵与圆阵的DOA性能差别很小,但是半圆阵减少近一半的阵元数.