基于FDA雷达的近场波束形成及改进

针对频率分集阵列(FDA)雷达近场波束成形问题进行研究,通过分析频率分集阵列雷达近场方向图及距离损耗补偿因子,建立单基地收发阵列模型,推导距离损耗的补偿权值,提出了2种非线性频偏以改进能量聚焦的性能。此外为了使波束方向图形成的效果更好,提出了2种非线性的频偏,使之更接近于一个点状波束图,以提高能量聚焦精度。仿真结果表明,所提方法能提高距离聚焦分辨率,使聚焦能量达到更好的分辨率,并减少能量浪费。

基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法

当麦克风阵列用于封闭环境中非手持式语音拾取时,必须面对的一个问题是声场为阵列近场的问题。该文在子带自适应波束形成方法的基础上,引进了一种基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法。该方法充分利用了近场球面波的波前弯曲率,有效地衰减了混响和噪声对期望信号的影响。仿真实验结果表明,在小房间混响条件下,基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法取得了较好的噪声抑制效果。

采用约束最小平方和法实现近场波束形成(英文)

本文研究了近场情况下的波束形成问题。对于任意结构阵列,提出了实现近场波束形成的一种约束最小平方和法,由近场信号模型来设计近场波束。该方法在对波束旁瓣施加约束的条件下,使波束主瓣的误差平方和最小,可借助于优化工具箱实现。该方法在主瓣区域和旁瓣区域都能得到满足设计要求的波束性能,不仅可以方便地控制期望响应,而且简单易行。基于32元均匀离散圆阵的仿真设计结果表明了本文方法的有效性。

传声器阵列近场波束算法鲁棒性研究

传声器阵列近场波束算法一般都以理想的声场模型进行参数优化,而理想模型在实际应用场景中会受到较大的干扰.本文通过房间声场模型分析阵列在近场的干扰分布,并讨论不同的干扰分布模型对鲁棒性近场波束算法性能的影响.论文还进一步通过仿真和实验比较了几种较为通用的鲁棒性阵列算法的性能.

无载波单脉冲天线阵近场波束扫描的时域模拟

运用时域电场积分方程 (TD EFIE)方法得出了在耦合条件下无载波单脉冲激励线天线阵列的瞬态电流分布 ,通过对阵列天线辐射近、远场的模拟 ,论证了阵列天线近场主波束形成及实施主波束扫描的可行性 ;并给出了在一定距离上实现近场主波束扫描时 ,天线阵各单元所需要的延时量。对于设计无载波单脉冲体制相控阵探地雷达系统具有意义。

浅海多波束动态聚焦近场波束形成实现方法

讨论了一种动态聚焦波束形成实现方法,将聚焦波束形成的焦点时间结构与基阵空间结构相关联,得到时变焦点的高精度聚焦波束形成输出。通过实验数据的分析和处理,验证了方法的有效性。

基于无人机集群的近场线性稀疏阵列波束形成研究

无人机集群构成的天线阵列常呈现近场、稀疏特性,经典波束形成理论无法适配。为此,该文首先构建了近场均匀线阵信号模型,通过对信号相位差函数进行泰勒展开近似提出基于线性调频脉冲压缩处理的近场波束形成简化实现方法,并以此为基础在空间-频率2维域内对近场波束形成特性进行了分析:从空间频率偏移和带宽失配的角度,分析得到了近场波束的方位向增益变化特性和距离向增益变化特性;从空间欠采样的角度,研究提出了阵元稀疏分布条件下近场波束栅瓣分布的解析表达式。仿真证明了该文结论的有效性,为利用波束形成技术提高无人机集群的通信、电子侦察、干扰能力提供了理论支撑。

基于区域约束的双耳近场自适应波束形成算法

提出了一种基于区域约束的双耳近场自适应波束形成算法,该算法将目标信号及其附近区域内的若干个导向矢量组成的矩阵进行特征值分解,并在最小化输出信号能量的同时对主要的特征向量进行约束,从而有效解决传统近场波束形成器对目标声源的方位估计误差和位置扰动过于敏感的问题。实验结果表明,所提方法可以有效抑制远场同向干扰声源,并且相对于传统近场波束形成器具有更高的鲁棒性。客观评价指标表明,该算法的降噪性能及语音质量提升方面均优于对比算法。

基于二阶锥规划的平面阵近场等旁瓣波束优化

将矩形平面阵的波束图等效为2个相互垂直的线列阵波束图乘积,通过计算这2个线列阵的加权值,再利用向量直积来获得矩形平面阵的加权值。计算机仿真表明,在近场下二阶锥规划法比常规的Chebyshev法具有更好的波束优化效果。

基于传声器阵列的近场宽带波束形成方法

提出了一种适合于近场宽带传声器阵列处理的空时子带波束形成新方法。该方法通过将一个空域子带阵列和时域子带多速率滤波器组合并来同时获得空域和时域两种子带系统的优点。计算机仿真比较了其与全带自适应波束形成方法的性能,结果表明该方法对干扰有较强的抑制能力,改善了宽带波束形成频域不一致问题,并且能够并行处理,为实际语音通信系统的应用提供了一种有利途径。

基于MVDR近场聚焦波束形成的管道缺陷声源定位

针对管道缺陷声源特点,采用传感器阵列直接获取声发射信号,以最小方差无畸变响应(MVDR)近场聚焦波束形成方法为理论依据,对管道缺陷声源信号进行识别和分析.对单声源进行仿真分析,研究阵元间距、阵元数、声源半径以及声源信号频率参数对声场分布强度的影响,并对轴向、周向以及整体定位误差进行分析.仿真结果表明:频率处于100 kHz以上时,误差逐渐趋于平缓,误差值在0.5附近;阵元数处于10以上时,误差值较小,为0.157;阵元间距超过0.85 m时,误差上升趋势较大;声源半径在1.5~4 m范围内,误差呈下降趋势.因此,当声源信号频率越高、阵元间距越小、阵元数越多以及声源半径越大时,声场分布强度就越高,定位误差就越小,声源识别效果也越好.

矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成

介绍了矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成的水下噪声源近场高分辨定位方法。该方法将MVDR高分辨方位估计方法应用于单矢量水听器与声压基阵构成的组合基阵中,利用矢量水听器的单边指向性,抑制噪声源定位中的左右模糊,并结合声压基阵MVDR算法高分辨定位优势,从而实现了水下噪声源近场高分辨定位,且可以有效抑制近场定位中的左右弦模糊,通过计算机仿真验证了算法的有效性,具有一定的工程应用价值。

基于矢量阵的近场小目标定位算法研究

针对水下近场预警问题,本文提出利用任意阵型的矢量水听器阵列对近场小目标声源定位。本文首先详细推导了平面矢量阵的近场测量模型,然后介绍了矢量阵常规波束形成和MVDR算法,最后通过仿真和实验进行验证算法的性能。结果表明矢量阵MVDR具有更高的目标分辨率,RMSE随SNR的增大误差不断减小,适合于水下近场区域预警防御。

阵列雷达近场方向图误差特性分析

文中基于近场阵列理论模型,研究通道误差和阵元位置误差对信号空域滤波性能造成的影响。首先,基于近场天线阵列信号模型对两种误差进行建模,从统计学角度推导出了输出波束差的一阶和二阶统计量的理论上限;然后,给出蒙特卡洛实验曲线和理论上限曲线,并作对比。误差波束仿真实例验证了给出的理论上限的可行性,对工程应用有一定的指导意义。

基于虚拟时间反转镜的噪声源近场定位方法研究

通过辐射噪声源的空间分布,确定主要噪声源的位置,从而为减震降噪提供有力依据。在近场条件下,辐射噪声源往往不可再被视为点源处理。本文通过聚焦波束形成的聚焦声图技术,建立了近场线列阵定位模型,它可以对空间多目标进行定位,因此有效解决了非点源目标的辐射噪声源定位问题。在浅海,水声信道可看作是相干多途信道,由于多途的影响,声图很容易出现"多峰""伪峰"以及高的旁瓣级,使定位性能受到很大影响。本文采用虚拟时间反转镜技术,充分利用近场条件下信道特征与各信源到基阵相对位置之间的关系,有效对非点源目标的信道进行准确估计,并能良好匹配实际信道。最后通过仿真和实测数据分析,充分验证了这种方法的有效性。

基于Zynq-7000片上系统的多通道移相控制器设计

针对相控阵成像系统中由于接收单元通道数目增多带来的移相控制结构复杂的问题,以片上系统芯片Zynq-7000为平台设计了一种多通道移相控制器。在Zynq-7000的处理系统部分移植linux操作系统,通过以太网实现移相控制器与上位机的通信,完成相位数据和系统相关配置信息的传输;在可编程逻辑部分设计电压控制模块,完成对子阵单元16路移相器通道工作电压的配置输出和同步相位调节,实现成像系统对一定近场区域范围的波束合成与波束扫描。该方案简化了接口设计和整体硬件结构,具有小型化、低功耗的优势。

波形分集MIMO成像声呐技术研究

为使成像声呐方位分辨率在工作频率和基阵孔径确定的情况下进一步提高,文中将MIMO雷达通信技术引入声呐成像领域,通过发射正交波形,使等效接收孔径大于实际接收孔径,从而提高方位分辨率和抗混响能力.通过计算机仿真和构建2发18收的MIMO成像声呐水池试验系统,利用MIMO声呐近场聚焦宽带波束形成成像算法,基于2种正交波形验证了MIMO成像声呐能够使目标的-3 dB波束宽度减小一半,提高方位分辨率,且使目标成像强度增加约6 dB,提高了抗混响能力.