基于常规波束合成的分裂阵互谱定向研究

基于常规波束合成的分裂阵互谱测向算法是目前广泛应用的被动阵列精确测向技术。目前,常规的分裂阵互谱定向算法在实际的水下阵列布阵形式下可探测的频率范围较小,不能满足实际需求,在工程应用的角度,算法结构还有改进的空间。通过理论分析和仿真,在原有理论框架的基础上,改进了算法的流程和结构,形成了2种改进的定向算法。仿真结果表明,改进算法的精度高于阵元直接相关法,证明了改进算法的有效性,为实际工程应用提供了新的思路和理论参考。

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低。为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法。该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能。仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用。

基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术

大孔径拖曳线列阵受舰艇横向机动、洋流影响和水动力影响时会产生一定的阵形畸变,阵形畸变使得波束形成时阵列流型失配,进而降低了波束分辨率和信号的增益。在无法进行阵形估计时,基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术将大孔径拖曳线阵分为左右双子阵分别做波束形成,通过最大似然时延估计算法估算对应波束的时延差,再依据估算时延差对左右波束进行延时求和得到最终的波束信号。仿真和海试数据证明,相对于全阵直接做波束形成的方法,基于时延估计的分裂阵的时域波束形成技术有效提高了波束分辨率和信号的增益。

基于分裂阵配置的旁瓣抑制方法

常规波束形成技术因原理简单、稳健性好,在被动声呐工程实践中被广泛应用,但其测向精度低且多级旁瓣在探测中会产生虚警.采用相位干涉仪先粗测再精测和相位单元化筛选能量的思想,提出基于不同分裂阵配置的方法实现对目标的高精度、低虚警探测.海上试验数据的实际运用结果表明,本文方法可消除旁瓣干扰,噪声背景级相较常规波束形成技术降低至少5dB.该方法可用于被动均匀线列阵,对雷达和主动声呐的空间谱构建也有一定借鉴意义.

一种提高分裂阵频域波束形成测向分辨力的方法

为了提高声呐系统对目标方位的分辨能力,本文提出一种分裂阵频域波束形成方法,即超波束互谱测向法。通过将超波束方法得到的方位谱加权到互谱方法得到的波束形成结果上,从而得到最终的波束输出结果。超波束互谱测向方法的优点是既能够降低主瓣宽度,抑制旁瓣,提高测向分辨力;又能够保留相位信息,为后续谱分析应用提供参考。实验室水池测试结果表明,利用阵元间距为0.016 m的16元均匀直线阵,对于37.5 k Hz的声信号,采用超波束互谱方法进行波束形成与单纯采用互谱方法进行波束形成相比较,在0°和60°方位上的波束主瓣宽度分别减小了3.8°和6.9°,旁瓣幅度降低超过30 d B,测向分辨力得到明显提高,从而验证采用超波束互谱测向方法提高测向分辨力的可行性和有效性。

线阵分裂波束处理技术在水声探测中的应用

声呐波束形成处理通常输出各个方位上的目标能量信息,利用指向性极大值位置给出目标的大致方位。为了得到更加精确的目标方位估计,需要寻找对目标方位微小变化作出灵敏反应的物理量。分裂波束处理所输出的各个方位二子阵的相位差信息,对方位变化十分灵敏,其测向精度接近于克拉美罗下界,不需增加太大运算量即可显著提高声呐系统测向精度,在水声中得到了广泛研究和应用。对线阵分裂波束处理在水声探测中不同的应用进行了梳理和总结,重点阐述了基于分裂阵半波束处理的被动声呐宽带相关检测、主动声呐相位单元化处理、超波束形成和水下慢速目标相位差空时方差自动检测跟踪(Automatic Detection and Tracking,ADT)技术的原理、处理流程和结果。

多波束测深系统多子阵检测法的改进及其性能分析

多波束测深系统中,相位检测法是实现超宽覆盖测量的关键技术之一。分析了分裂子阵相位检测法和多子阵检测法,并基于对子阵结构的分析,改进了多子阵检测法,给出了多子阵检测法输出信噪比的表达式,讨论了子阵结构对输出信噪比的影响,在理论分析基础上选择了三种子阵结构对海上试验数据进行了处理,验证了分析结果。处理结果表明,在优化参数基础上,多子阵检测法不但可实现多波束测深系统的超宽覆盖,而且可改善系统对海底的检测性能。

拖船噪声信号重构及抵消方法中的经验模态分解算法

拖曳线列阵声呐性能受到多种因素的影响,其中最主要的是拖船辐射噪声和海洋环境噪声。其中,拖线阵声呐受拖船辐射噪声影响最明显,已经到了必须要解决的地步,不然其无法发挥其检测通过尾流自导方式接近的威胁的作用。本文将着重研究影响连续单频信号的1/4波长,以及分裂阵互谱相位差的特性,并据此提出基于矩阵元素的解决方法。

基于辛龙格-库塔-奈斯通方法的电力系统暂态稳定性并行计算方法

并行计算是实现大规模电力系统实时分析计算及控制的有效途径。将s级2s阶的辛龙格–库塔–奈斯通方法用于经典模型情况下的电力系统暂态稳定性计算中,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,推导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,该方法具有内在的时间并行特性和超线性收敛性。基于IEEE 145节点系统的仿真结果表明,该算法在保持相同或更高计算精度的前提下,具有与传统的时间并行严格牛顿计算方法相当的收敛性。

MUSIC算法在国产多波束测深仪中的应用研究

针对现有以常规波束形成技术为基础的多波束测深算法中存在空间分辨率不足的问题,将子空间类高分辨算法MUSIC应用到国产多波束测深系统中,探索提高多波束系统空间分辨力的方法。对MUSIC算法原理进行了数学表达式推导和性能分析,并通过计算机仿真、湖上试验数据处理验证了本算法能降低回波到达角度的估计误差,有效地提高了空间方位估计精度,具有实际应用的可行性。

解非线性方程组的两种区间松弛法

基于矩阵分裂与区间松弛算子导出了两种区间松弛迭代法，方法不用求矩阵 的逆且比已知的Ｈａｎｓｅｎ迭代法更快地收敛到解；其中有些算法具有平方收敛。此外， 应用Ｎｅｗｔｏｎ—ＳＯＲ方法构造的点序列比区间的边界序列更快地收敛到解。文中还给出 数值例子。