阵列增益下的最大听觉距离及算例分析

被动声定位技术已成为战场目标定位的重要手段,人-机一体化头盔式"电子哨兵"系统能够解决阵列信号处理低信噪比性能下降及人耳听觉距离有限的缺点。作为系统研发的理论基础,从声传播方程出发,研究了考虑阵列增益条件下的最大听觉距离。基于声传播方程,分析了声传播损失的计算方法,探讨了自由场情况下和存在阵列支撑物情况下阵列常规增益和阵列超增益的算法,最后通过算例对阵列处理提高人耳听音距离进行了说明,为人-机一体化"电子哨兵"系统研发提供了理论依据。

集中式多输入多输出雷达等效阵列增益推导

为便于分析集中式多输入多输出雷达性能,给出了一种集中式MIMO雷达等效阵列增益的近似推导.分析了集中式MIMO雷达阵列处理输出信号相对于匹配滤波器输出信号的信噪比提高因子,推导了SISO雷达和MIMO雷达阵列输出信号的信噪比公式,在此基础上,给出了集中式MIMO雷达阵列等效合成增益表达式,并对结果进行了仿真分析.仿真结果表明,阵元数增加一倍,相控阵雷达阵列增益增加3.0dB,而集中式MIMO雷达等效阵列增益只增加1.5dB.集中式MIMO雷达可通过长时间积累的方法来解决由于阵列等效增益减小带来的检测性能下降问题.

最大化子阵列增益的多用户大规模MIMO混合预编码

模数混合预编码是大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统下行传输的一种有效方式。针对部分连接结构的多用户混合预编码系统的模拟预编码环节提出了最大化用户子阵列增益的用户和子阵列匹配准则,据此提取每个用户对应子阵列的信道相位信息生成该用户的模拟预编码向量,进而构造具有块稀疏结构的模拟预编码矩阵;然后,对等效信道实施数字迫零预编码。仿真表明,相较于传统基于固定匹配准则的混合预编码,基于所提匹配准则的混合预编码在略微增加计算复杂度的前提下能显著提升系统的和频谱效率。

基于相对增益阵列方法的水电站多机水力耦合系统交互影响分析

水电站多机引水系统复杂供水方式下产生的水力耦合现象导致各机组交互作用,其对电站整体动态特性及调速系统参数整定具有重要影响。相对增益阵列(relative gain array,RGA)是多变量控制系统中各控制变量间交互影响的通用分析方法。该文针对水电站多机水力耦合系统各机组调速控制回路间的交互影响,采用RGA方法对其进行了定量分析。通过建立水电站多机耦合系统整体状态方程,求解系统各调速控制回路间的频域RGA矩阵,揭示了多机耦合系统机组间交互程度在频域内的变化规律,并分析了调压室、岔管等水力系统参数对这种交互的影响。系统时域仿真结果表明了RGA分析方法的可行性及有效性,其分析结果可为水电站多机协调控制策略设计提供依据。

一类矩阵相对增益阵列迭代的收敛性

我们给出了D_1p+D_2Q为非奇异的充要条件,这里p、Q是排列阵而D_1、D_2奇异的实对角阵。讨论了相对增益阵列的迭代φ~k(D_1P+D_2Q)的收敛性。本文改进和推广了JohnsonJ和shapiro的工作。且解决了[1]中一些问题。

基于动态相对增益阵列的永磁同步电机电流控制器解耦分析

永磁同步电机电气系统经过坐标变换,可以化为一个含有交叉耦合的双输入双输出系统,需要设计适当的控制器进行解耦控制。目前对电流解耦控制器已经有较多研究,主要分为直接补偿解耦、矩阵对角化解耦和状态反馈解耦。然而对于不同控制器的解耦效果没有直观统一的判断标准。动态相对增益阵列(DRGA)可以衡量多变量控制系统的耦合含量,本文将DRGA引入电机的电流解耦研究中,分析电机频率与参数估计误差对解耦性能的影响,并对比不同的解耦控制器。仿真与实验结果表明所提方法可以有效地分析不同控制器的解耦效果。

相对增益阵列■A-T=1/nJn的实数解的不变性

设Dn(R)，Pn(R)分别是R^n×n上的非奇异对角矩阵、置换矩阵的集合，Gn(R)={X=U1U2…Ut|Ui∈Dn(R)∪Pn(R)},证明了矩阵乘法下的群Gn(R)可表为Dn(R)与Pn(R)的乘积，如果B=UAV(U，V∈Gn(R))，则称A与B是G-等价的，矩阵方程Φ(X)=1/nJN的实数解在G-等价下具有不变性。

两个排列矩阵的广义线性组合的相对增益阵列的迭代的收敛性

设P、Q是排列矩阵,D_1、D_2是非奇异的实对角阵,在P+Q是非奇异的条件下,给出了D_1P+D_2Q是非奇异的充要条件;证明了,D_1P+D_2Q非奇异,则迭代Φ~k(D_1P+D_2Q)收敛。本文的结果推广了C.R.Johnson等人的相应结果。

一种具有多径抑制能力的阵列加权准则设计——约束下上比的最小方差(DCMV)准则

针对卫星导航系统监测站(参考站)面临的典型多径环境,设计了一种具有多径抑制能力的阵列加权准则———约束下上比的最小方差(DCMV)准则。该准则的优化目标是在约束有用信号方向的下上比不大于某个门限r的条件下,使阵列输出功率最小。理论推导和仿真结果表明,相比卫星导航领域常见的几种天线阵最优加权准则(如功率倒置、波束控制、最大信干噪比准则等),DCMV准则可以定量控制地面反射多径的入射能量,然而其代价是损失了一定的阵列增益。

基于自适应波束形成的水下运动源辐射噪声测量方法

提出了一种约束测量精度的同时提供最大抑制干扰的自适应波束形成方法。采用水听器阵列接收测量信号,约束由声场格林函数得到的阵列合成信号与单个阵元接收信号的误差,根据获取最大阵列增益的准则设计阵列的最佳权系数,并利用二阶锥优化求解权系数,从而得到约束测量精度下的最大化干扰抑制自适应波束形成器。计算机仿真结果表明,该方法在低信噪比条件下保证较高的噪声测量精度的同时,可以有效提高水下运动声源辐射噪声的处理增益。

水声阵列空域反转和噪声抑制技术

为了提高水声阵列性能,本文基于水声阵列探测系统的工程应用,提出了一种水声阵列"空域反转"和噪声抑制的技术。通过阵列信号空间反转和卷积,对阵元孔径进行虚拟扩展。在此基础上,对扩展后的阵列进行灵敏度均衡,分析了均衡技术对"空域反转"阵列性能的影响。"空域反转"使各向同性不相关噪声聚焦,将协方差矩阵中心元素置零,抑制部分噪声,进一步提高阵列处理的增益。研究结果表明:本文提出的阵列处理技术,能够有效地提高各向同性噪声中的水声阵列的处理增益,能够为提高水声阵列目标探测性能提供一种技术途径。

水声阵列信号处理对角减载技术

针对独立高斯白噪声背景和多个平面波干扰,尤其是低输入信噪比的情况,提出一种基于阵列信号协方差矩阵对角减载的波束形成技术。通过足够多次快拍的估计,得到接收信号稳定的协方差矩阵,对协方差矩阵进行适量的对角减载能提高阵列输出增益以及多目标的分辨能力。对基于对角减载的常规波束形成和最小方差无畸变波束形成器的阵列增益进行了仿真,分析了阵列增益随减载系数的变化关系,并研究了多目标分辨时对角减载系数的取值区间,最后仿真验证了对角减载技术提高MVDR多目标分辨能力的有效性。

Ku波段宽频带高增益微带天线阵设计

微带天线的窄频特性是限制它广泛应用的原因之一。为增大微带天线的阻抗带宽,综合运用了缝隙耦合的馈电方式、双层贴片结构,在叠层贴片间引入空气层等技术,设计了一种适用于Ku波段的宽频带天线单元,并由该单元组成了十六元微带天线阵以获得高增益阵列,最后制作了实验模型。测量结果表明与仿真结果一致。

基于攻击增益的工业控制系统物理层安全风险评估

通过借鉴多输入多输出(MIMO)系统中变量配对的思想,基于相对增益阵列(RGA)设计衡量闭环状态下每个输出对不同攻击输入的敏感程度的指标,即闭环攻击增益矩阵.结合逼近理想解(TOPSIS)法,提出定量分析工业控制系统物理层安全风险的评估方法.通过精馏塔实验平台的案例分析,直观地展现攻击效果,验证闭环攻击增益矩阵的正确性,得出控制回流比的设备区域在该控制系统物理层中安全风险最大.实验结果表明,该评估方法能较全面地结合被控对象的客观属性,科学合理地量化评估工业控制系统物理层中潜在的安全风险.

波束分裂模式检测下的太赫兹稀疏信道估计方案

针对现有的基于共同稀疏信道支持的理想假设的宽带信道估计方案中阵列增益严重损失的问题,提出一种波束分裂模式检测的信道估计改进方案。建立具有时延-相控模拟的混合预编码的宽带太赫兹大规模多输入多输出系统模型;通过波束分裂效应估计出信道分量的物理方向,检测出不同子载波的信道支持度,实现每个信道分量的估计。仿真结果表明,与其它信道估计方案相比,所提方案减少了导频开销,降低了计算复杂度,鲁棒性优越。

水下声传感器阵列虚拟扩展技术研究

针对水下小孔径作战平台信号处理问题,给出了声呐阵列虚拟扩展技术的性能评估方法.建立了水下声传感器阵列虚拟扩展后的数学模型,推导了阵列实阵元总数、虚拟的新阵元数和虚拟一个阵元使用的实阵元数之间的数学关系式.给出了虚拟扩展后的阵列信噪比增益数学表达式,并分析了其与实阵元总数、虚拟的新阵元数和信号入射角度之间的关系.通过对虚拟扩展后阵列波束图的分析,论证了阵列波束宽度的变化及多目标分辨能力的改变.最终通过对扩展后阵列信噪比增益及多目标分辨能力的理论分析和计算机仿真,论证了虚拟扩展技术对阵处理增益、波束宽度等阵列主要性能指标的影响,并对该技术在实际工程应用中的适用条件进行了分析.

基于对角负载的波束空间波束合成器

同传统的阵元空间波束合成器相比,波束空间波束合成器通过减少自由度来实现运算量的减少。但该方法由于阵列失配的影响,会使系统性能大大降低。从理论上证明了在波束空间自适应阵列中,同样可以采用对角负载技术克服阵列失配,同时给出了此时对角负载方法的实现步骤、负载值的选择及阵列的增益参数。仿真结果证明了对角负载方法对波束空间波束合成器稳健性提高的有效性。

嫦娥一号干涉成像光谱仪(IIM)2C级数据信息提取

通过分析Chang’E-1卫星所获取的高光谱数据的太阳高度角因素,选取了太阳高度角较高的IIM2C数据进行光谱定标。采用邻域平均法及邻域加权均值法对原始数据进行了杂点、条带修复。由于干涉成像光谱仪CCD阵列增益畸变以及它的自身问题使得干涉影像存在横向响应不均一性,提出采用基于子空间最大特征值法进行校正,结果影像亮度统计其强度表现均一,符合自然图像特征,并采用自编程序进行几何校正。运用国际上较为成熟的经验线性法对Chang’E-1IIM 2C数据进行绝对定标;与此同时,为了修正线性定标的偏置系数及降低数据噪声,首次采用自适应小波变换法对辐射定标后数据进行后处理,确定了IIM2C数据可用波段。通过对比国际标准定标点数据,制订了嫦娥IIM2C数据分析方案,完成了第一幅完整的Chang’E-1IIM 2C月球正面反射率影像。

MIMO技术原理及其在移动通信中的应用

文章阐述了MIMO技术的基本原理,在此基础上对MIMO系统的信道容量及阵列增益等性能增益进行了深入分析和推导,最后描述了MIMO技术在新一代移动通信中的应用方案和效果,指出了应用MIMO技术所面临的挑战。

数字相控阵天线中的波束合成实现方法

数字相控阵天线是有源相控阵天线发展的重要方向,而信号处理的核心内容是波束合成。但波束合成的工程设计中面临的一些问题,往往通过经验进行处理,并未从理论角度进行分析和解决。首先,针对信号处理硬件平台中的数据采集功能,通过分析ADC噪声来源,并结合输入中频信号SNR、动态、采样处理增益,得到了满足输出SNR要求的最少有效比特位的解析表达。其次,根据数字相控阵阵因子表达,分析了在指向误差对方向图影响,根据天线增益的损失,可以确定指向误差的允许范围。另外,根据空间色散原理,分析了频偏对阵列方向图影响,同样根据天线增益损失,可以确定允许的信号带宽指标。上述指标确定方法,通过计算机仿真证明了正确性和有效性,从而为数字相控阵天线的工程实现,提供了有益的支持。