基于矢量水听器的非均匀阵列APES波束形成算法

针对传统幅度与相位估计（Amplitude and phase estimation,APES）算法难以应用于非均匀阵列的问题,研究了基于矢量水听器的APES算法。利用矢量水听器能够同时共点测量声压和质点振速的特点,将矢量水听器的声压和解析振速通道作为两个子阵,两路子阵之间只存在一个相位差,且与阵元位置无关,使得APES算法能够应用于任意形状的阵列。推导和分析了矢量APES算法的阵增益及其稳健性。分析和 仿真表明：该方法相比于传统APES算法,具有更高的阵增益,且能适用于非均匀阵列;相比 于最小方差无失真响应（Minimum variance distortionless response,MVDR）算法,具有更好的稳健性,能解决相干问题及能够获得更准确的信号功率,并用实测数据验证了算法的 有效性。     

压差矢量水听器阵波束形成的优化

以各向同性噪声作为背景噪声场,对矢量水听器阵波束形成的优化方法进行了系统的研究.在分析各向同性噪声场中声压、振速相关性的基础上,利用最大信噪比准则推导了基阵的最佳增益与噪声场特性和阵列流形之间的关系,提出利用最佳增益权对阵列接收信号进行波束形成处理.通过对矢量水听器阵进行分解,将最佳增益波束形成引入矢量阵信号处理中.以二维压差矢量水听器阵作为接收基阵进行了仿真计算和湖上试验,结果表明,矢量阵的最佳增益波束形成可以获得性能更优的波束和更大的空间处理增益.     

一种小型矢量阵优化波束方法研究

在小型声纳平台中由于单个矢量水听器所含的振速传感器具有自然指向性,其组成的矢量阵较传统水听器阵有优越性,但单个矢量水听器的自然指向性波束较宽,组成的矢量阵的-3dB束宽和旁瓣级不够理想。该文利用单个矢量传感器的声压、振速信息联合处理形成较好指向性,并用于矢量阵获得良好的阵列效果,同时分析了该方法对线阵和圆阵的影响。仿真结果表明当线阵的阵元间距和圆阵半径都为0．5米时,矢量阵接收低频信号所形成的波束图中-3dB束宽在以25°内,第一旁瓣级低于-60dB,这证明了该文的方法是有效的。     

基于抛物方程法的矢量场分析与仿真

研究海底声纳系统优化识别问题,海洋环境中的声传播是水声学研究领域中的一个经典问题.传统研究只关心声压场而不能实现振速和声压的联合处理,而且对低频声矢量场的研究也比较少.为了提高声纳系统性能,通过尤拉方程给出声矢量场的计算模型,采用抛物方程方法对声场声压进行计算,再利用差分法对声场振速等矢量场参数进行数值求解,并分析了具有弹性海底的浅海波导中的声矢量场.仿真结果表明,采用抛物方程法能够快速准确的计算海洋环境中的声矢量场,并实现振速和声压的联合处理,适用于声矢量场的快速预报,为提高声纳系统性能提供了依据.     

基于压差式矢量水听器的多目标分辨

矢量水听器是一种既能测量声场中的声压信息,又能测量声场中的振速信息的换能器.矢量特性使得单个矢量水听器就可以实现信号的方位估计,但是传统的矢量水听器处理方法只是利用了信息量增加这一优点,因而提出了一种利用单个压差式矢量水听器进行非相关目标方位估计方法,该方法有效利用声场中声压和质点间振速之间的互相关性,仿真和测试结果表明该方法能有效地进行双目标分辨.     

基于声矢量阵的宽带信号源方位估计

由于目标特征和水声信道的复杂性,阵列所接收的往往是宽带信号,它具有携带目标回波信息量大、混响背景相关性弱的特点,因此有利于信号的检测、参数估计和目标特征的提取.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.因此论文通过均匀声矢量阵运用FFT插值和RSS聚焦的MUSIC算法对宽带相干源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.     

基于MUSIC算法的矢量阵波达方向估计

矢量水听器由声压传感器和质点振速传感器复合而成,可以空间共点、同步测量声压和质点振速的各正交分量。本文采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行方位估计,并详细描述了该算法的原理及应用过程,最后进行了几个仿真对比试验。仿真结果表明,在SNR=10dB条件下,相对于Capon波束形成器输出,MUSIC空间谱的主波束宽度锐化了2.6~0,旁瓣降低了12dB左右,利用该算法可提高对信号源的定向精度及对多目标的分辨能力。     

矢量阵一种简单的相位误差校正方法

分析了矢量水听器阵的阵列流型和误差模型,针对矢量水听器阵列声压和振速通道存在相位误差问题,应用常规波束形成方法和MUSIC方法进行方位估计误差大。并对通道存在估计性能下降的问题,提出了一种简单的相位误差校正方法。利用阵列流型向量在信号子空间的投影,得出存在相位误差的阵列流型向量就是信号子空间的特征值为＂一＂的特征向量,通过与精确的阵列流型向量比较求出矢量阵的相位误差。最后,修正矢量阵的相位误差,得到准确的方位估计能力。通过计算机仿真,验证了算法的可行性和准确性。     

声压振速联合频率估计

声矢量传感器能够同步、共点地拾取声场的声压和质点振速。对声压和振速信息进行联合处理的思想在目标方位估计中已有成熟应用,在时频参数估计中进行联合处理尚不多见,提出了以声压振速互协方差矩阵为基础的ESPRIT频率估计算法,在不损失估计性能的前提下,计算量减小为现有算法的1/27。给出了所用模型的克拉美劳下限。仿真结果表明所提算法是有效的。     

双二维矢量传感器垂直阵定向技术的研究

针对目前国内矢量传感器制造技术的现状,研究了很有实用价值的二维矢量传感器阵的定向方法.首先分析了二维矢量传感器接收信号的形式,推导得出单个二维矢量传感器有一定的三维空间定向能力;继而设计出一个双二维矢量传感器垂直阵,并针对此垂直阵提出了方位估计的3种算法:分测法、混测法和鉴测法;接着对定向算法进行仿真实验,验证了各种算...