陆架斜坡海域信号水平纵向相关特性实验研究

对于复杂的海洋传播环境,如波导环境扰动、各阶模态之间的干涉、环境噪声等,声信号在传播过程中波形会随空间和时间起伏变化.接收信号之间的空间相关性是直接影响阵列处理增益的重要因素之一,因此研究信号的空间相关特性对提高信号处理的性能有重要意义.本文中,利用一次海上试验测量数据对陆架斜坡海域不同位置处接收信号的水平纵向相关特性以及水平纵向相关性随船运动的起伏变化情况进行了研究.海上试验在中国南海海域开展.试验中,接收阵为一个192元水平拖曳阵,以2 m/s的速度移动,声源为一个宽带声源,深度为95 m左右,用钢缆与发射船船尾相连.实验过程中发射船停机漂泊.声源发射信号为260–360 Hz的线性调频信号.为了降低环境噪声对水平纵向相关性测量结果的影响,数据处理过程中先对接收信号进行带通滤波和匹配滤波处理.然后,将接收阵划分若干个部分重叠的短的子阵列并对各子阵接收信号进行宽带波束形成处理.最后,利用各子阵宽带波束形成输出信号计算水平纵向相关系数.结果发现,该海域接收信号水平纵向相关长度的测量结果大体分布在13–60 m的范围内,普遍小于浅海波导环境,信号水平纵向相关特性易受斜坡海域声场干涉结构和海洋波导环境起伏的影响,随空间和时间变化明显.     

等间距圆形阵的波束性能仿真分析

针对等间距圆形阵的波束宽度、副瓣电平等波束性能指标一般难于由阵元参数进行定量分析,从而给工程设计带来诸多不便这一问题,在分析等间距圆形阵波束形成原理的基础上,通过计算机仿真的方法进行数值模拟和数据分析,导出了等间距圆形阵的波束宽度、副瓣电平等与阵元数N、阵半径R等阵列参数以及信号波长λ之间的定量关系。     

超宽带信号激励线阵的波束形成

分析了线阵在超宽带冲激信号激励下的辐射特性,给出了这一信号体制的线阵辐射特性的表征方法,提出了用非等间距非等幅激励线阵代替等间距等幅激励线阵提高方位向分辨率压低旁瓣的方法,并进行了仿真实验。     

准自适应波束形成法及其仿真

为解决智能天线中自适应波束形成算法复杂且难以实现的问题,提出一种准自适应波束形成法.基于均匀分布天线阵方向性图主瓣最窄、二项式分布天线阵在阵元间距为λ/2时方向性图无副瓣的特性,将均匀分布和二项式分布天线阵的方向性函数相乘并展开,得到主瓣窄、副瓣低的天线阵加权系数的计算公式.仿真结果表明,该算法计算量小,所得天线阵方向性图主瓣窄、副瓣低,基本能抑制主瓣之外的所有干扰,且其主瓣指向并跟踪期望用户来波方向,具有准自适应性.     

基于波束形成的三维传声器阵列仿真

为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用MATLAB对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明：相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。     

基于均匀圆阵的稳健迭代波束形成算法

针对导向矢量偏差和转换误差导致传统波束形成器的性能下降及均匀圆阵不具有范德蒙结构的问题,提出了一种基于均匀圆阵的稳健迭代波束形成算法.该算法利用相位模式转换技术推导出虚拟自相关矩阵,并把导向矢量限定于确定的椭圆集合中.从最差性能优化的设计思想出发,构造基于均匀圆阵的二阶凸规划的代价函数,再利用拉格朗日乘子法求得权重矢量的闭式解表达式且能够准确求出优化解中的对角载入值.仿真结果表明:所提算法能够提高系统的稳健性,改善了阵列的输出性能.     

基于蚁群算法的子阵级自适应多波束形成

在大型阵列信号处理中,可以在子阵级进行数字波束扫描形成多波束,降低硬件成本和系统复杂度,其中子阵划分的优劣直接决定信号处理的性能.针对子阵级多波束形成的问题,提出了一种基于蚁群算法的子阵划分最优策略,该策略将蚂蚁的迁移路径作为子阵划分方案,以峰值旁瓣电平为优化目标进行迭代搜索,使得子阵级自适应形成多波束方向图的旁瓣性能...     

实数域多用户数字波束形成方法的分析与仿真

在实数域讨论了智能天线系统中的多用户数字波束形成方法,智能天线可以通过阵列天线技术在同一信道中利用多个波束同时给多个用户发送不同的信号,以提高通信容量,推导了多用户天线阵等效激励模型的实数形式,并从空间信道均衡的角度在实数解释了多用户波束形成原理,进一步提出了多用户数字波束形成方法,仿真结果表明,上述方法能够有效地解决智能天线系统中下行选择性发送的问题,并有硬件结果简单,兼容性好,利于软件无线电实现等优点。     

基于多目标风驱动优化的机会阵雷达波束形成

针对机会阵雷达发射波束的多目标优化问题,提出了一种基于二进制多目标风驱动优化算法的波束形成方法.以均匀多同心圆环阵列特性为基础,建立了发射信号的模型和目标优化函数.基于改进的多目标风驱动优化算法,实现了机会阵雷达圆阵的波束形成,即同时优化3 d B主瓣波束宽度和旁瓣电平.仿真表明:与基于传统粒子群算法(PSO)的波束形成性能相比,在使用更少圆阵阵元的情况下,本算法具有较低旁瓣和更窄的主瓣.     

改进的振速矢量阵常规波束形成方位估计算法

为提高振速矢量阵常规波束形成(CBF)算法的方位估计能力,首先从旁瓣抑制与抗左右舷模糊两方面分析比较了两种矢量阵CBF的相关特性,然后给出两种改进算法:第一种算法利用振速通道抑制各项同性噪声的能力与解析振速的特殊形式,构造一种无噪声项的类声压阵协方差矩阵;第二种算法在其基础上将两个组合振速的差分矩阵与之相加,得到一种新的矩阵.最后利用常规波束形成算法,估计目标方位.理论分析表明:这种协方差矩阵无噪声干扰,并且保持了振速矢量阵的抗左右船舷模糊能力.     

Toeplitz化技术在舰载圆阵波束形成算法中的应用

把Toeplitz技术应用于舰载环境的均匀圆阵，首先通过预处理技术把阵元空间的均匀圆阵转换为模式空间的均匀线阵，然后对模式空间中均匀线阵的相关矩阵进行Toeplitz化处理，再利用ESB算法进行波束形成．理论分析表明该算法可得到较快的收敛速度，并可实现均匀圆阵的抗相干干扰，计算机仿真证实了方法的有效性．     

嵌套复合阵恒定束宽波束形成的多率实现方法

提出一种嵌套复合阵恒定束宽自适应波束形成的多率子带实现方法.复合阵以处理一倍频程的多个均匀间距的线性子阵嵌套组成,多率子带的实现以通用参数滤波器组为基础.每个子阵根据所处理的子带信号带宽不同而选择不同的加权数目.这种结构的阵列处理器不仅实现了将宽带信号分解成多个较窄的子带信号来并行处理,还使每个子阵工作在较低的采样速率下,降低了处理器算法的运算量,提高了波束形成器的权值更新速度.仿真结果表明,此结构的处理器能实现恒定束宽波束形成.     

基于罚函数和特征空间的子阵级自适应波束形成

基于线性约束最小方差(LCMV)准则的自适应波束形成算法在实际中得到了广泛的应用,但当其应用到子阵级时,自适应方向图主瓣变形且旁瓣升高,抗干扰性能严重下降.针对这些问题,提出一种基于罚函数和特征空间的子阵级自适应波束形成算法,引入罚函数对自适应方向图进行约束使其逼近期望的静态方向图;同时在干扰子空间约束波束响应为0,对干扰信号进行抑制.该算法在有效抑制干扰的同时,能够使主瓣保形并保持较低的旁瓣,还能获得较好的输出信干噪比.通过阵列方向图及输出信干噪比的计算机仿真验证该算法的有效性.      

基于自适应波束形成算法的正六边形面阵的提出与实现

在自适应阵列天线波束形成系统中,平面相控阵栅格排列方式一般有两种：矩形栅格排列和三角形栅格排列。由于矩形栅格组成的天线阵,阵元数量较多,阵元间距小,导致天线成本高,不利于辐射单元的安装。针对上述情况,提出一种采用等边三角形栅格排列的正六边形相控阵天线结构,来有效的减少平面相控阵天线的阵元数目,增加阵元间距。     

自适应波束形成技术在OFDM系统中的应用与仿真

为了提高OFDM系统的性能,人们引进了自适应波束形成技术来进一步抑制干扰信号(signals not of interest,SNOI),其中目前可见报道的是利用LMS(least mean square)波束形成技术的OFDM系统.但是LMS-OFDM系统需要使用训练序列,即占用更多频率资源,并且该系统在强干扰环境下工作性能下降,因此有必要研究新的且更适宜在复杂环境下工作的自适应波束形成-OFDM系统.文中将基于期望信号空间信息的MCMV(multiple constrains minimum variance)波束形成技术与OFDM系统相结合,得到一种MCMV-OFDM系统.该系统与原有的LMS-OFDM系统相比.不需要训练序列并在强干扰的环境下有着较好的性能.     

利用水平多波束形成实现海底目标定位的方法

通常来讲,利用水平多波束形成只能得到目标的水平方位和距离信息,无法确定目标的深度．根据水下机器人导航定位功能可以获得不同时刻水下机器人的精确位置及姿态角,文中利用空间几何关系将这些信息结合水平多波束形成技术,可以实现海底目标的定位,获得海底目标的深度信息,并给出仿真结果,证明方法可行．     

几种波束形成算法的性能分析

本文在其他条件相同的情况下比较了Bartlett、Capon和Music三种波束形成算法的性能。Bartlett算法使波束形成的输出功率相对于某个输入信号为最大;Capon算法使噪声以及来自非信源方向的任何干扰所贡献的功率为最小,但又能保持信源方向上信号功率不变;Music算法是一种超分辨的方法,属于特征结构的子空间方法,因而有较高的分辨率。仿真结果证明了在其他条件相同的情况下,Music算法的性能最优。     

微波着陆系统波束指向误差仿真分析

为了提高微波着陆系统地面设备的角度引导精度,基于微波线性相控阵天线理论,分析了地面角度引导设备产生相控阵天线波束指向误差的主要原因——数字移相器的量化误差,并进行了不同量化阶数下的舍尾法馈相误差分析及仿真。为了寻求系统精度与设备成本的折衷,在采用四位移相器的条件下比较了随机馈相法与传统的舍尾馈相法的波束指向误差,仿真分析了相位误差均值为零法与适当随机相位量化法对波束指向误差的影响;这两种方法消除了周期性误差峰值,提高了相控阵天线的波束指向精度,其中适当随机相位量化法效果更佳;说明了采用随机馈相法能够有效减小因数字式移相器相位量化误差导致的波束指向误差,使系统精度明显提高。     

基于多振元的智能波束形成技术研究与仿真

智能波束成型技术是第三代移动通信系统中的关键技术之一,智能波束成型技术引入空分多址方式,利用信号不同的空间传输路径,将相同频率、相同时隙、相同地址码的信号区分开来,有效地增大了系统容量,最大限度地利用有限的频谱资源。本文对阵列天线多阵元的智能波束成形模型进行了仿真,并分析了其影响。