不同底质混响空间相关函数仿真分析

海底底质测量与识别是海洋相关领域研究的重要内容之一，使用声学方法遥测海底并进行参量统计、底质分类是目前研究的重点。本文以海底混响仿真为基础，研究不同底质混响空间相关函数的波形变化规律，并通过海试数据进行验证。

基于空间相关函数的二维紊流场数值生成法

大气紊流是复杂的扰动形式，影响飞行品质、飞行安全。对于复杂的飞行任务，有必要生成二维紊流场模型，从而更准确地反映扰动情况。传统方法是以时间频谱为基础，利用谱分解定理得到所需的成形滤波器结构，进而生成紊流递归模型。这种方法需要经过对模型进行简化，以便利用谱分解定理，使仿真模型的统计特性受到影响；另外，从理论上讲，传统方法只能生成一维大气紊流递归模型。本文直接从空间相关函数入手，提出建立离散自递归模型的新方法。

介质阻挡放电斑图结构的空间相关函数分析

计算了规则分布结构、类规则分布结构以及随机分布结构的空间相关函数 .用空间相关函数方法 ,分析了介质阻挡放电的斑图结构 ,结果表明介质阻挡放电的斑图结构为类六边形结构 .

三维空间相关风场的计算机模拟及Matlab程序实现

利用线性自回归过滤器的模拟技术对考虑时间和空间相关的风场进行了计算机模拟,介绍了风荷载基本参数的取值方法.基于Matlab软件编制了相应的风速记录模拟程序,对程序的编制过程和一些关键问题进行了说明.通过与目标功率谱密度和相关函数的对比,表明本文所编制的程序是可靠的.

地物雷达杂波空间相关特性的测量与分析

本文讨论了地物空间相关特性的测量，所用测量设备为Ｘ、Ｌ波段调频连续波散射计。实验结果表明：所测陆地回波空间相关特性与极化关系不大；地物空间相关距离随入射角增大而增大；空间相关函数可用Ｇａｕｓｓ函数与负指数函数之和表示；Ｌ波段电磁波比Ｘ波段电磁波有更强的植被穿透能力。

混响室空间相关特性研究与测量

该文主要研究混响室内场分布的空间特性统计模型,对自制的混响室内场分布的空间相关特性进行测量,与理论模型空间相关函数SCF进行对比分析。研究结果是在一定频率范围内观察得到的,即从不理想,欠模状态到理想,多模或过模状态的操作。从这些实验结果中可以得到混响室操作的低频限制标准,研究了特征参数M值,即3dB带宽下的模式数,它是混响室的低频限制标准的重要特征量。

应用表面噪声矢量场空间相关特性反演海底参数

为了实现对海底快速而准确的遥测,提出一种根据表面噪声矢量场空间相关函数进行海底参数反演的方法.与传统的基于声传播模型的匹配场反演方法相比,所提方法可利用的信息更加丰富,而且水下系统配置简单,无需声源,隐蔽性好,具有一定的军事应用前景.参数优化过程中,采用一种基于差分进化算法和粒子群算法的两级混合优化算法.通过反演结果与仿真真值的比较可以看出,混合优化算法得到了较满意的反演结果,特别是同时考虑不同的声压和质点振速组合方式时,而且与单一的优化算法相比,估计精度总体上得到了显著提高.

混响室的空间相关特性测量

主要研究混响室内场分布的统计模型,对空间相关函数SCF进行了测量研究,并将测量结果与理论模型进行对比分析,得出一个低频限制的临界频率点。研究结果是在一定频率范围内观察得到的,即从不理想、欠模状态到理想、过模状态的操作。从这些实验结果中可以得到混响室操作的低频限制标准。

基于相关的多重分形奇异性分析的红外弱目标检测

针对红外图像中的目标对比度低、背景复杂及受噪声严重干扰等特点 ,利用象素之间的相关性 ,提出了一种基于相关多重分形奇异性分析的弱目标检测方法 .

椭圆空间统计信道建模及其MIMO多天线系统性能

针对室内外移动通信环境,提出一个椭圆二维空间统计信道模型,该模型假设散射体均匀分布在椭圆内,移动台和基站分别位于椭圆的2个焦点处,并且在移动台分别设置了四单元的线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA)。在椭圆2D空间统计信道模型的基础上分析了多输入多输出系统(MIMO)的多天线系统性能,该模型不仅描述了波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出了波达信号的到达角度(AOA)和到达时间(TOA)概率密度函数的解析表达式,同时也研究了MIMO多天线系统的空间衰落相关函数和信道容量。散射体均匀分布时,本模型的数值结果阐述了传输时延对信道参数的影响,与已经存在的空间统计信道模型比较,本模型适合室内外移动通信环境,为评估MIMO多天线系统与无线通信系统仿真提供了有力的工具。

相关测速声呐海底回波仿真系统设计

相关测速声呐通过对回波数据的空间相关函数与空间相关函数理论公式进行模型匹配来获得载体速度等信息。回波空间相关函数的主瓣宽度影响载体的速度估计及精度。因此对海底回波空间相关函数特性的研究就显得尤为重要。依据相关测速声呐的工作特点,提出了采用Model-View-Controller(MVC)模式构建相关测速声呐海底回波仿真系统的设计方法,并基于VC 6.0软件开发平台将其实现。建立了友好的系统可视化仿真界面,为回波空间相关函数特性的研究提供了便利的平台。

三维空间域VMF分布模型的多天线系统性能

针对城市移动通信环境,提出了散射体各向异性分布的VMF分布模型.在室外宏小区的移动通信环境下引入散射体群的概念,并结合MIMO多天线Y型阵列(UYA)和圆形阵列(UCA)拓扑结构,使得模型能够估计多径衰落信道的重要信道参数,如UYA和UCA的空间衰落相关函数(SFC)、衰落信道模型的信道容量及多天线阵列UYA和UCA对平均余纬的敏感度等,并延伸了SFC在求解信道协方差矩阵的应用.结果表明:M IM O多天线系统的性能不仅取决于天线阵列阵元间距,还与到达角度有关;所提模型的信道参数估计结果适用于实际的城市移动通信环境.针对UYA和UCA的SFC和信道容量研究,拓展了VM F分布模型在三维空间域移动通信领域的应用,对MIMO多天线阵列的信道参数评估和无线通信系统仿真提供了有力的工具.

底混响空间相关函数方法估计载体姿态

在海底是起伏不大的非均匀薄层的假设条件下,建立了底混响空间相关函数模型。当混噪比较高时,模型中空间相关函数相位等于基元间垂向矢量与波数的乘积。对于平面阵而言,基元间垂向矢量是由于基阵载体姿态引起的。因此,可以给出底混响空间相关函数相位与载体横摇角和纵摇角之间的关系式。如果接收阵存在3个接收基元,它们对应平行四边形面积与对角线之比不小于半波长,那么可以通过解方程组的方法得到横摇角和纵摇角的确定解或优化解。由于相位模糊的存在, 解的范围是有限的。通过Fisher信息矩阵得到了这种方法姿态估计的Cramer-Rao下限。仿真实验和海试结果表明这种方法是可行的。

智能反射面辅助车联网无线传输建模研究

智能反射面(Intelligent Reflection Surface, IRS)作为一种由大量低成本的被动无源反射元件组成的平面,通过置于发送端与接收端之间对入射信号进行相位(或/和)幅度实现调控,能够有效提升无线通信系统性能,因此近年来被认为是新一代无线通信领域中的关键技术。基于此,提出了一种非平稳几何信道模型描述IRS多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)移动通信模型。通过调整模型参数,所提出的信道模型能够有效地描述各种参数配置下的IRS辅助无线通信场景,为系统性能分析、系统开发、性能评估提供理论基础。此外,为了能够有效地分析IRS几何信道模型的统计特性,首次提出将移动发射端(Mobile Transmitter, MT)与移动接收端(Mobile Receiver, MR)间的信道分为三个子信道:MT与IRS间的子信道、IRS与MR间的子信道、MT与MR间的子信道。通过分别求解各子信道的复冲激响应函数式,级联一种等效的信道模型分析IRS MIMO信道的重要统计特性,比如时变空间互相关函数(Cross-Correlation Functions, CCFs)。提出的IRS MIMO信道模型统计特性的仿真结果与理论结果相匹配,表明提出的信道模型能够有效地描述IRS移动通信环境。

海底回波空间相关特性研究

阐述了海底回波空间相关特性的基本原理,引入了Kirchhoff模型进行回波仿真并计算空间相关函数,分析了密度比、声速比、衰减系数、海底表面不平整性空间谱的谱系数和谱指数等底质参数对回波空间相关特性的影响。通过建立上述底质特性参数与沉积物平均粒径的φ值之间的表达式,得到了回波空间相关特性随沉积物平均粒径的变化趋势:随着φ值的增大,空间相关函数的主瓣宽度变窄。将仿真结果与2007年10月份采集的海试数据进行比较,发现在海底底质相同的情况下,二者的空间相关函数波形符合得较好。

非平稳随机介质模型

本文首先讨论了平稳随机介质模型的基本概念,指出平稳随机介质模型由大、小两种尺度的非均匀性部分所组成。大尺度非均匀性部分描述介质的平均特性,即传统意义上的地质模型;小尺度非均匀性是指加在地质模型上的随机扰动,通常使用一个均值为零的空间随机过程(由一个空间相关函数描述)来表示介质在小尺度上的非均匀性,因此仅用很少的几个统计量(空间自相关函数、相关长度、均值及标准差等)便可描述介质弹性参数在小尺度空间的扰动,但不能灵活地描述各种非平稳变化的实际介质。文中提出了非平稳随机介质模型的概念,认为介质扰动的自相关函数、均值、标准差等统计特征量在大尺度上随空间坐标缓慢变化,与平稳随机介质模型中的介质扰动有本质区别。文中根据随机过程的谱分解理论,提出了局部自相关函数的概念,通过使用一个均值为零、自相关函数及标准差在大尺度上随空间坐标缓慢变化的空间随机过程来表示介质的随机扰动,并将平稳随机介质模型的构造方法推广到构造非平稳随机介质模型,得到了构造非平稳随机介质模型的算法。模拟结果表明,文中提出的非平稳随机介质模型能更加灵活、准确地描述各种复杂、非均匀的介质模型,因而具有更强的适应性。

向列型液晶与硬粒子两相体系的织态演化动力学研究

用二维XY模型和CDS元胞动力学方法研究了向列型液晶与少量硬粒子组成的两相体系的织态演化动力学.通过模拟给出了织态演化过程的偏光图案,其中纯液晶体系的偏光图案与实验观察到的结果一致;并计算得到了空间相关函数和结构因子以及相区域的特征长度随时间t增长的标度关系.同时统计了体系中缺陷点的数目,得到了缺陷数目随时间t减少的标度关系.发现粒子与液晶的相互作用将导致序参量有序化过程、相区域增长速度和缺陷湮灭速度减慢.

近地面大气光学湍流空间相关特性的实验研究

本文提出了基于光纤湍流传感器阵列的大气光学湍流空间相关函数测量原理,并确定了具体的测量方案和数据统计方法.利用光纤湍流传感器阵列在近地面开展了大气光学湍流空间相关特性的实验测量研究,尽可能全面地展示光学湍流空间相关函数的各种形式.结果表明,大气光学湍流的一维空间相关函数主要表现为两种结构形态,其一,58.7%基本符合各向同性湍流空间相关函数模型,其相关函数在一定尺度范围内呈现随尺度的增大而减小的趋势,当超过该尺度时,相关系数接近于0;其二,另有37.9%表现为与尺度无关,相关系数维持在0附近小幅度随机振荡.不难发现:光学湍流的空间相关特性主要取决于湍流的强弱和湍流是否得以充分发展,同时,湍流的相干结构将引起空间相关函数的小幅度振荡.以空间布点探测直接获取光学湍流空间相关函数的方法,不仅为分析湍流空间结构奠定了实验基础,同时,也为进一步建立非K湍流模型提供了理论开端.

近地面大气光学湍流外尺度的实验研究

分析了含有外尺度的Von-Karman湍流空间相关函数模型,并利用光纤湍流空间传感阵列的实测数据,根据拟合算法获得了大气光学湍流空间外尺度的值及日变化,对模型的适用性进行了实验验证.将空间相关函数理论与空间多点同步测量的数据相结合,尽可能清晰地展现了几种适合用相关函数描述的湍涡尺度.结果表明,在1.8 m的草地上,大气光学湍流的外尺度呈现出白天较大、夜间较小的日变化趋势,正午前后均值约为0.44 m,夜间约为0.3 m.有三点需要说明:其一,当两点间距恰好等于外尺度时,其空间相关系数为0.26,当两点间距超过外尺度之后,仍具有一定的相关性;其二,积分尺度代表了湍涡尺度的平均值,该值略小于外尺度;其三,湍涡的最大尺度所对应的湍流空间相关性为0,其值略大于外尺度.不难发现:湍涡三种尺度的日变化与湍流强度的日变化趋势非常相似.以空间布点探测的方法获取湍流特征尺度,结果直观,而且能够直接验证湍流空间相关函数模型,所以可在一定程度上促进湍流空间结构特性的研究.

相关测速声呐时空相关函数模型改进研究

相关测速声呐通过对回波的理论时空相关函数和数据时空相关函数进行最小二乘拟合或其它优化算法来解算载体速度,因此理论时空相关函数模型的准确性对速度解算是至关重要的。通过对多次海试数据的处理发现,在某些情形下,相关测速声呐的理论空间相关函数和数据空间相关函数三维俯视图形状不匹配,导致速度估计结果不准确。通过对时空相关函数理论模型进行改进,将理论空间相关函数在水平面上的投影由圆形修改为椭圆,则其与数据空间相关函数拟合得更好,从而使相关测速声呐测速准确度得到了提高,并得出相关函数的三维俯视图呈椭圆形状与部分海底表面不平整性的各向异性有关的结论。