基于改进遗传算法的传声器随机阵列优化设计

针对传声器规则阵列因均匀采样间隔导致的空域混淆问题,提出一种基于改进遗传算法的传声器随机阵列优化设计方法。经过仿真分析,优化后24元随机阵列在保持主瓣性能的同时,有效抑制了旁瓣的增益。与均匀阵列相比,采用设计的遗传算法对阵列布局进行优化设计后可获得更好的旁瓣抑制和阵列增益。

基于遗传算法的平面麦克风阵列构型优化方法

在有限平面范围内使用较少的麦克风数量设计阵列构型,使得阵列具有更好的性能是声源定位系统中需解决的首要问题。文中提出了一种基于遗传算法的阵列优化方法,该方法以阵列波束方向图的主瓣宽度和旁瓣级为基础,兼顾麦克风的数量设计了遗传算法的适应度目标函数,通过改进遗传算法,使其在麦克风阵列优化的应用中得到实现。仿真结果表明,与传统的十字形和矩形平面均匀阵列相比,优化后的阵列构型在保证阵列性能的同时,可以减少麦克风的使用数量。相比于粒子群优化算法,改进遗传算法优化后的阵列具有更优异的性能。

多普勒雷达测速仪方向图检测的不确定度评定

多普勒雷达测速仪是对机动车行驶速度进行测量的仪器,通常按大于5°的固定角度安装(或放置)于车道上方或道路旁的固定设施。其天线波束方向和地面的实际夹角与理想值之间存在一定偏差,且固定设施因长时间路面震动或道路环境变化,天线波束方向和地面的实际夹角会缓慢改变,进而造成机动车速度测量的误差加大。因而,多普勒雷达测速仪方向图检测的重要作用不言而喻。本文对K波段多普勒机动车雷达测速仪方向图检测的不确定度进行评定,建立水平主瓣宽度、副瓣电平测量不确定度评定模型,分析检测过程中测量重复性、雷达方向图测量系统设备引入的误差,为现行定角式雷达测速仪型式评价工作提供了有效指导。

声成像传声器阵列布局性能研究

声成像系统中,阵列布局决定着声源的定位性能。目前,与阵列布局性能评估相关的研究还不够完备。针对此问题,在远场模型下调整声源频率(10~25 kHz),基于常规波束成形方法计算几种常见的螺旋阵列波束图,分析其主瓣宽度(Main Lobe Width,MLW)和旁瓣级(Side Lobe Level,SLL)。结果表明,对数螺旋阵列的旁瓣级较低且主瓣宽度最窄,定位性能最佳。

沥青路面微波现场热再生热电场模型

为了提高微波加热沥青混合料内辐射电场的效率及温度场分布的均匀性,应用惠更斯原理对基本面元辐射场积分建立了微波加热装置的辐射电场数学模型,运用能量守恒原理确定了辐射口面处沥青混合料的温度场数学模型,分析了结构参数及介质物性对热电场的影响。根据天线近场辐射理论对天线E面及H面长度进行了优化设计,应用不同长度的两种天线进行微波加热试验,测出了各自口面温度场分布并进行了计算机模拟。结果发现：用符合长度准则的天线加热后沥青混合料大部分区域温度为75℃~90℃,仅在口面周边位置温度略有下降,而用另一种天线加热后局部区域达到130℃以上,而大部分区域温度则在70℃以下。可见使用前一种天线加热后温度分布更均匀,具有更高的加热效率,从而验证了热电场模型的正确性和结构优化的有效性。

相控线阵声波辐射技术在反射声波测井中的应用探讨

采用有限元方法对相控线阵声波辐射技术在反射声波测井中的应用进行探讨 ,从信号的幅度、能量和损耗等角度考察了相控线阵声波辐射器的相位加权和幅度加权对在井孔中接收到的反射纵波的影响。结果表明使用相控线阵声波辐射器可以明显提高在井孔中接收到的有用信号的信噪比 ;应用相控辐射器的相位加权和幅度加权技术 ,即调节相控线阵声波辐射器的相邻阵元间激励信号的延迟时间和信号幅度 ,可使各个阵元辐射的声波信号在介质的传播过程中某个给定方向上的能量最大 ,从而使反射纵波信号得到明显增强。

充液井孔中的相控线阵声波辐射器在地层中产生的声场

应用有限元法研究了充液井孔中的相控线阵声波辐射器在井外地层中产生的声场 ,探讨了增强声源向地层的某一特定方向辐射的声波能量的方法 .采用相控线阵声波辐射器并调节其参数可以控制由充液井孔向地层中辐射的声波能量的方向 ,使声源向地层中的某个特定方向辐射的纵波能量得到明显提高 .在井间地震勘探和反射声波成像测井等领域中应用相控线阵声波辐射器 ,将有利于增大探测深度。

基于主瓣宽度多谱线插值的高精度快速谐波分析算法

根据窗函数的主瓣宽度提出了一种多谱线插值算法,结合采样率最终确定参与插值的谱线根数。根据窗函数的主瓣内任意相邻两根谱线之间的相位差为π这一规律,提出了一种快速算法,说明无论采用多少根谱线参与运算,计算某次谐波参数仅需要1次求模运算,大大降低了计算复杂度,节约了计算时间。利用不同阶次的Hanning自乘法窗仿真实验表明,多谱线插值算法在拟合阶次较低的情况下,该算法的精度比常用双谱线和三谱线更高,且大大节约了计算量。

一种改进粒子群算法的立体阵列优化方法

利用传统粒子群算法对立体阵列所有臂的阵元分布形式同时进行优化时,不仅耗时,而且易于收敛到局部解。为了解决这个问题,提出了一种改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)。改进算法采用并行计算思想,同时初始化多个粒子群,每个粒子通过优化一个臂(优化臂)的阵元参数达到"降维"的目的,使用线性递减惯性权重,对多个粒子群同时进行预优化,获得中间解。利用中间解构建一个"升维"的新粒子,使用最小惯性权重对新粒子继续优化,满足停止条件后输出。通过对5臂星形立体阵列进行优化设计,发现改进算法不仅耗时短,而且能够得到更优的结果,最后通过6个仿真实验讨论了所设计的阵列的指向特性。

改进自适应遗传算法的平面传声器阵列优化

针对传声器位置的离散性和遗传算法二进制的编码特点,本文提出改进的自适应遗传算法,对自适应交叉概率和变异概率作了重新设计,并将本文改进自适应遗传算法和传统标准遗传算法以及文献中提到的改进自适应遗传算法进行了比较,发现本文方法能够快速得到更优的结果。此外,本文提出了随频率变化的主瓣宽度和旁瓣水平折中的适应度函数R3,通过与适应度函数R1和R2的仿真结果对比,发现适应度函数R3能够有效地平衡阵列主瓣宽度和旁瓣水平。最后,本文设计了5臂均匀圆阵和5臂螺旋阵,并与本文随机阵进行仿真实验对比,进一步验证本文方法的有效性和可行性。

基于Ricker类地震子波的匹配追踪

Ricker类地震子波是由Ricker子波演变得到的零相位三参量理论子波,通过适当的简化,得到了二参量C子波,参量独立地控制波形特征。以两个波形参数(主、旁瓣极值比和主、旁瓣宽度比)来定量表征C子波,发现C子波(Ricker类子波)比常规的Ricker子波、宽带Ricker子波波形更为丰富。基于C子波的匹配追踪算法,以该类子波构建原子库,建立包络瞬时频率与子波参量的定量关系,通过"三步法"实现地震信号的分解。模型试算结果表明了该算法的有效性,时频谱具有较高的时频聚焦性,C子波比Ricker子波更适用于时变记录的匹配。基于C子波库对实际地震资料进行匹配追踪,分频结果取得了较好的解释效果。

高保真条件下同时提高信噪比和分辨率的研究──无噪条件下子波的带宽,高低频成分对分辨率的影响

高分辨率地震勘探是岩性地震勘探、油藏描述的基础，是近年来的研究热点。本文根据信号分析理论，证明了子波分辨率与子波频率成分之间的关系。

侧射式天线阵和端射式天线阵的角分布

天线阵的辐射角问题是电磁波辐射的重要内容,也是电磁场理论与实际问题相联系的重要范例。文章对侧射式天线阵和端射式天线阵的最大辐射方向、主瓣宽度和副极大辐射方向进行了研究和比较,并作了理论上的探索。设计者可以根据需要调节天线阵的角分布,以提高天线阵的定向性能及其抗干扰性。

超波束(HBF)用于波束锐化

介绍了一种波束锐化技术,即超波束形成技术(Hyper Beamforming,HBF),可以在减小波束宽度的同时抑制旁瓣,提高目标检测性能及方位估计能力。该方法结合常规空间加权可以进一步降低旁瓣,从而可以利用较小规模的基阵尺寸,实现大基阵的检测性能。文中给出了恒定束宽HBF实现所需系数,并将该方法应用于CW及FM信号处理,给出了预期的仿真结果。

影响基桩动测锤击效果的因素分析

振源是基桩动测中的一个重要环节,宽窄不同的脉冲振源会导致实测信号分辨率不同,进而影响桩体缺陷的测试。基于锤体的不同参数,对动力试桩的锤击效果进行仿真模拟研究,讨论了导致输入脉冲时域和频域变化的各种具体因素,结合力锤冲击脉冲的解析解与试验实测数据归纳出相关规律,提出了相应的锤加工、使用建议,并给出了力锤输入脉冲的拟合形式,具有较重要的理论及工程实际意义。

幂函数分布的振幅型光瞳滤波器

为了提高衍射远场显微成像的分辨率,采用一种振幅透过率随半径呈幂函数分布的光瞳滤波器进行了理论分析和数值模拟。通过在光路中加入幂函数分布的振幅型光瞳滤波器,利用标量衍射理论推导出夫琅禾费衍射分布的计算公式;通过MATLAB软件给出衍射图样,对比衍射分布的主瓣宽度。结果表明,当幂次数为3时,模拟仿真的衍射分布斯特雷尔比为0.16,最大旁瓣强度比为0.1,分辨参量为0.76,分辨率提高倍数为1.3;随着振幅透过率幂次数的增加,主瓣宽度依次减小;同时也伴随着主瓣强度降低和旁瓣强度增大的缺点。这一研究对于远场光学显微镜实现超分辨成像是有帮助的。

宽带阵列雷达发射波束形成方法

针对目前宽带阵列雷达普遍面临的由孔径渡越带来的波束指向漂移和主瓣宽度抖动的问题,以线性调频信号作为发射信号,从信号基础理论和阵列处理技术出发推导了波束指向漂移和波束宽度抖动的成因,并分析了它们在不同相对带宽下对雷达波束指向和波束宽度的影响程度。根据理论分析,提出了阵元载频微调和时域重采样法相结合的宽带波束形成方法。理论分析与仿真结果表明,宽带阵列雷达波束可以在一个脉冲持续时间内保持波束指向和主瓣宽度的稳定;同时,该方法具有结构简单、运算量小、速度快的特点,可应用于实时雷达系统并便于工程实现。

一种改进型加Kaiser窗电力谐波检测方法

为解决FFT高精度谐波分析中插值函数结构复杂,难于直接计算的问题,采用一种用分段三次样条函数拟合插值函数的方法.构造出凯塞窗与三谱线插值相结合插值函数的快速计算公式,该公式结构简单、程序易于实现、分段点处连续、且拟合精度高,能大幅度提高插值FFT算法的运算速度,分析了该方法在实际应用中的可行性,通过分段三次样条曲线拟合和其他拟合方法的相位相对误差和幅值相对误差进行了详细比较.研究结果表明:分段三次样条拟合方法有效的提高了电力系统谐波分析精度.

高斯型激励的平面口径天线的优点

讨论在高斯分布的场照射下的平面口径天线的优点．采用此照射方式的好处就在于可以使天线的方向性系数增加，主瓣宽度变窄，口径的利用效率提高。

限幅失真对LFM信号脉冲压缩及SAR成像的影响

用贝塞尔函数推导了限幅失真对线性调频(LFM)信号脉压输出波形的影响,并给出了定量表达式。仿真分析了不同限幅时脉压波形的主瓣宽度、峰值旁瓣比和积分旁瓣比的变化,并分析了限幅失真时的合成孔径雷达(SAR)点目标成像。