基于粒子群优化的圆阵列波束形成方法

围绕均匀圆阵列(uniform circular array,UCA)在波束形成中存在的波束主瓣宽、旁瓣电平高的问题,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的圆阵列波束形成方法。通过对UCA的输出信号进行模式空间变换,将UCA数据转换为虚拟均匀线阵数据形式。利用PSO算法充分挖掘均匀线阵各阵元间数据信息,进行阵元拓展,从而实现阵列阵元数及孔径尺度的增加,实现降低阵列波束主瓣宽度及旁瓣电平的目的。实验结果表明,在适当增加计算复杂度的前提下,利用PSO算法对阵列进行阵元拓展可以显著地提高波束形成质量,且适用于自适应波束形成。

均匀圆阵列天线仿真系统设计

均匀圆阵列天线以其优越的系统性能在通信、雷达探测、导航制导等许多领域得到了广泛的应用。该文建立了均匀圆阵列天线的系统模型,在此模型基础上对天线的系统性能和各种误差的影响进行了仿真分析,并针对接收信号的不同类型选择了合适的算法,进而完成了波达角估计(DOA)和输出特性的仿真分析。文章中还介绍了用MATLAB实现均匀圆阵列天线(UCA)仿真系统的思路、方法及实现方案,并建立了对均匀圆阵列天线进行全面分析的模拟仿真平台,为实验室研究提供了方便的工具。

幅相误差对均匀圆阵列系统性能的影响

幅相误差是制约天线阵系统性能的一个重要因素。本文通过建立存在随机幅相误差时的均匀圆阵列模型,分析了此时均匀圆阵列场方向图函数和功率方向图函数的统计特性;围绕方向性系数、旁瓣电平和半功率波瓣宽度三个系统指标,计算了随机幅相误差对均匀圆阵列系统性能的影响;最后在数值分析的基础上进行了计算机仿真和验证。

圆阵列平面靶标特征点的自动标记

特征点标记是实现摄像机标定的一个关键环节。针对无特殊标志和结构要求的一般圆阵列靶标,提出了一种快速的特征点标记方法。该方法利用靶标投影图像中的椭圆阵列的三个特殊特征点建立靶标坐标系,确定靶标方向,进而依据图像坐标系与靶标坐标系之间的映射关系实现对特征点的拓扑定位和标记。实验结果表明,该方法定位准确、稳定可靠,且实现简单,具有较强的通用性和很高的效率。

圆阵列接收的信号二维到达方向分离估计

本文基于均匀圆阵列和一个位于圆心的孤立阵元的接收信号四阶累积量提出一种适用于任意高斯噪声环境和不需要谱峰搜索的多个信号的二维到达方向分离估计且自动配对方法。计算机模拟结果证实了方法的可行性。

空间圆阵列天线超分辨测向技术研究

论述了空间圆阵列天线谱估计超分辨测向的算法 ,提出了适合于舰载的圆阵列天线阵 ,列出了圆阵的协方差矩阵。选用MUSIC算法 ,用MATLAB软件进行了计算机仿真 ,模拟结果验证了理论分析的正确性。理论分析及结果可作为高分辨测向工程实现的理论基础和技术基础。

均匀圆阵列参数分析

针对一个任意指定最大辐射方向的均匀圆阵列,分析了阵列半径和阵元数目对阵列方位面和俯仰面方向图的影响,阵列半径越大,半功率波束宽度越小。但随着半径的增加,阵列所占空间增大,不利于与移动载体共形,所以应当予以平衡考虑。而阵元数目对阵列特性影响很小,所以只需要取能满足设计需求的最小值即可。

一种基于圆阵列标定板的光栅投影系统标定方法

针对光栅投影系统中棋盘格标定板角点检测时易受图像噪声和模糊影响,提出了一种新颖的基于圆阵列标定板的光栅投影系统标定方法。利用摄像机的非线性成像模型,设计了一种基于透视变换和圆心排序的圆心自动匹配算法,实现了圆心像素坐标与对应世界坐标的匹配;将投影仪视作逆向摄像机构成双目立体视觉模型,借助采集的水平与垂直光栅图像,利用九步相移与三频外差算法进行相位解算,结合圆心匹配算法获得投影仪标定所需的圆心像素坐标,完成摄像机与投影仪的标定。实验结果表明,所提出的方法易操作、精度高,系统标定精度可达0.2713像素,较棋盘格标定板而言,该方法标定的重投影误差降低约29.9%,较未进行透视变换的圆阵列标定板,该方法标定的重投影误差降低约6.4%。

非均匀圆阵列无模糊长基线干涉仪测向方法

为了解决有限口径下,尚需采用双/多模复合制导探测的问题,从干涉仪测向的基本原理出发,提出了一种高精度、无模糊非均匀圆阵列干涉仪测向天线系统设计方法,该方法基于参差基线解模糊的思想,布设单元天线。数学分析和仿真结果均表明该方法合理有效可行。

均匀圆阵列天线系统性能仿真

文章针对均匀圆阵列天线的各类系统性能指标：误差影响、接收信号类型、算法和波达角估计、输出特性进行了模拟仿真分析，采用MATLAB建立了对均匀圆阵列天线进行全面分析的模拟仿真平台，为该天线系统设计和研究提供了技术参考。

LPDA圆阵列的一种信号模型

本文系统地介绍了LPDA圆阵列的一种信号模型。从LPDA的方向图函数、可变相位中心以及天线信号响应等方面分别做了较为细致的说明。该模型可以用于空间谱估计、干涉仪和波束合成等领域。

圆环孔阵列超材料对热释电太赫兹探测器性能影响关系研究

本文提出了新的基于圆环孔阵列超材料的钽酸锂热释电太赫兹探测器,以提高0.1—1 THz频段太赫兹波探测性能.仿真分析了内外径、周期、厚度等特征参数对圆环孔阵列超材料太赫兹波透射带宽及透射率的定量影响关系,阐明了圆环孔阵列超材料与热释电探测器的不同结合方式对探测器的带宽及噪声等效功率的作用机理;制备了两种圆环孔阵列超材料钽酸锂热释电太赫兹探测器;测试了圆环孔阵列超材料的透射特性和两类热释电探测器的噪声等效功率.结果表明,所制备的圆环孔阵列超材料在0.25—0.65 THz频段透射率大于40%,实现了带通滤波.当圆孔阵列超材料与热释电探测器保持足够间距时,在0.315 THz点频其噪声等效功率为11.29μW/Hz0.5,是带通波段外0.1 THz噪声等效功率的6.3%,实现了带通探测;当圆环孔阵列超材料与热释电探测器贴合时,在0.315 THz点频其噪声等效功率为4.64μW/Hz0.5,是无圆环孔阵列超材料探测器噪声等效功率的29.4%,实现了窄带探测.上述结论可用于生物成像、大分子探测等领域中特定太赫兹波段的带通与窄带探测.

基于反正弦圆环天线阵列的二维成像

雷达成像技术可获得目标的丰富特征信息,从而为目标识别提供重要依据。涡旋电磁波雷达成像技术可获得相对静止目标的高分辨率二维像,是成像领域的研究热点之一。为获得更高的成像质量,利用反正弦圆环天线阵列获得雷达波束内的方位角分辨能力,提出了一种基于反正弦圆环天线阵列的二维成像算法。利用半个圆环天线阵列,获得与涡旋电磁波雷达成像技术相近的方位角分辨率,并降低了旁瓣高度。对回波进行Dechirp处理,获得一维距离像;在此基础上,构建参考信号,通过信号间的共轭相乘将相位中的余弦函数变为线性函数;将回波累加,获得目标二维像。仿真分析了阵元个数和波束宽度对方位角分辨率的影响,并与涡旋电磁波雷达成像算法对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。

一种双层圆孔阵列全介质超表面完美吸收器

入射电磁波在刻有周期性圆孔阵列的介质基板上激发的电偶极子和磁偶极子处于简并临界耦合状态时,能够实现全介质惠更斯超表面的完美吸收。然而,完美吸收需要介质基板的损耗处于一个临界值,这在由同一种组分构成的基板材料中很难实现。本文提出材料损耗相差较大的两种介质基板的叠层组合结构实现惠更斯超表面的完美吸收。实验结果表明,1 mm厚的磁性复合材料吸波片叠放在4 mm厚的聚四氟乙烯陶瓷复合材料基板上形成的双层结构,当其上刻有周期和直径分别为20 mm和17 mm的圆孔阵列时,能够吸收频率为9.68 GHz入射电磁能量的92.4%,与吸收率为99.6%的电磁仿真结果基本一致。双层圆孔阵列全介质完美吸收超表面具有重量轻、结构简单以及金属超表面不可比拟的诸多特性,在电磁隐身和屏蔽的应用中能发挥重要作用。

有向阵元圆形阵列声纳波束形成原理及实现

有向阵元阵列接收具有区域指定性好和灵敏度高的优点而被广泛应用于雷达、水声信号目标探测。探讨了基于有向阵元圆阵的波束形成原理并设计出基于FPGA的自适应数字波束形成(ADBF)模块,仿真结果表明有向阵元形成的波束图较全向阵波束图有明显改善,LMS自适应算法对干扰能有效抑制,从而提高了系统输出信号干扰噪声比(SINR)。

紫外LED圆环阵列均匀照明的实现方法

为构造指纹荧光检测中所需的均匀照明紫外光源,选择紫外LED阵列照明。采用光电探测器检测单颗LED的辐射角分布,拟合单个LED角分布函数;用8颗LED均匀置于半径为10mm的圆环上,在圆环上方5mm处的中心轴上放置一个LED;在给定的观察屏上照度不均匀误差下,根据斯派罗法则,确定观测屏与圆环阵列之间的距离,从而实现LED圆环阵列的照度分布均匀化。也可以给定观测屏到圆环的距离,确定轴上LED放置点到圆环的距离。实验结果表明,观测屏到圆环距离为11.0cm时,在半径为10.0mm的圆域内,照度不均匀相对误差小于1.27%。

基于圆孔阵列调制的“猫眼”目标隐身技术

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁,在不改变光电装备光学结构以及有限"牺牲"成像质量的前提下,提出利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的"猫眼"效应,实现隐身。基于单孔衍射成像原理及空间平移效应,从理论上给出并仿真分析了圆孔阵列远场夫琅和费衍射的光强分布特性,利用实验的方法对圆孔阵列用于"猫眼"目标隐身的效果进行了验证。结果表明,利用圆孔阵列可实现对典型"猫眼"目标回波的光强调制并造成回波损耗,"猫眼"目标隐身效果明显。

圆形传感器阵列多运动声源二维波达方向估计

针对超定条件下多运动声源目标二维波达方向角估计中,传统的波束形成法、MUSIC法等不能分辨临近目标、需要设置立体传感器阵列等问题,提出了基于圆形传感器阵列的独立分量分析算法。算法结合完全正交分解和GIVENS旋转实现数据的在线预白化并更新,采用向量来表示传感器和运动目标的方位角,通过结合独立分量分析算法和波束形成法,间接估计出了运动源的二维方向角,最后进行了数值模拟实验并与传统MUSIC方法进行比较。结果表明,该方法能够准确地探测和识别多运动声源目标的数目并估计其二维波达方向,为智能地雷目标探测提供了新方法。

基于圆环形超声阵列传感器的局放定位系统开发与实验研究

局部放电超声阵列定位方法是一种将超声阵列传感器与阵列信号处理技术相结合的局放定位新方法。文章开发了一套基于圆环形超声阵列传感器的局放定位系统,首先设计研制了超声阵列传感器阵元与阵列传感器装配体,组合后可得到九元和十六元的圆环形超声阵列传感器,并据此搭建了一套局放定位实验系统;然后结合现有局放超声阵列定位方法,开展了大量的局放定位实验研究。结果表明,局放定位系统可以有效实现对局放源的空间定位,满足工程需要。

基于复合介质结构的圆波导高增益阵列天线研究

该文提出了一种基于复合介质结构覆层来提高圆波导天线阵列增益的新方法,利用数值分析方法对异向介质结构和基于异向介质结构圆波导高增益天线阵列的电磁特性进行了数值仿真研究,并将它们与传统圆波导天线阵列进行了比较。结果表明,应用这种复合介质覆层结构可以有效地实现辐射能量的聚集,从而提高了天线阵列的增益,降低了天线阵列副瓣电平,有效地改善了天线阵列的辐射特性。