The receiving of chirp signals with frequency invariant beam response

A frequency invariant response algorithm is proposed for getting over the signal distortion in high frequency when the beamformer receives the broadband signals. In this method, the weight vector of the reference beam pattern is designed firstly, then the weight vectors when the beam response in the frequency sub-bands approaching the reference response mostly are computed by optimized method or adaptive method. By this method, the beam pattern in each sub-band can be almost kept invariable. As a result, the receiving chirp signal can be improved. Owing to the adoption of the adaptive method to approach the optimized vectors, it has no restricting of the array format and the element directivity, and the method can be used widely.

宽带相干信号DOA和极化参数联合估计方法

针对宽带相干信号下波达角和极化参数的联合估计问题,提出了一种低复杂度的参数估计方法。首先,通过轴向虚拟平移对圆阵接收信号进行平滑,而后对平滑后的自相关矩阵进行聚焦。之后,联合聚焦后的自协方差矩阵和平滑后的互协方差矩阵构造极化波达方向矩阵。然后,通过该矩阵的特征值和特征向量,经闭合式求解出入射信号的波达角和极化参数。所提算法实现了估计参数的自动配对,无需谱峰搜索,计算量小,且仅需3个阵元即可实现参数估计,能够节约硬件资源。仿真实验从复杂度、有效性和稳健性3个方面验证了所提算法的可行性。

宽带阵列接收信号波束形成算法综述

宽带波束形成技术用于处理阵列天线接收到的宽带信号,形成期望波束,增强目标信号,抑制干扰信号。从信号处理的角度综述了宽带波束形成的几类主要方法,包括时域方法、频率分解方法及频率不变方法等,仿真比较了各类方法中的典型算法,分析得到波束形成系统对不同条件下接收信号阵增益的影响。

实测宽带阵列流形快速获取方法

针对传统阵列流形获取方法在宽带阵列流形获取中测试时间长和信号处理复杂的缺点,提出了基于快速傅里叶变换(FFT)的实测宽带阵列流形的快速获取技术,该技术结合实际水下声接收基阵,由测量数据得到实测阵列流形,进而利用此实测阵列流形进行波束形成,并通过仿真数据和实测数据对比研究了该方法的可行性和有效性。与传统实测阵列流形的获取方法相比,该方法具有测量快速、运算简单等特点。试验结果表明,该方法对于宽带声学基阵的波束优化和实测流形具有重要的工程应用价值。

一种稳健的室内无模糊多声源TDOA估计算法

该文针对室内环境下的宽间距多声源到达时间差(TDOA)估计问题,研究了一种基于近似核密度估计(KDE)的无模糊算法。根据声频信号的短时频谱稀疏性,利用相关性检测(CT)提取单个声源能量占优的时频支撑域,进而将观测信号的归一化互功率谱(NCS)所构建的近似核函数通过累加平均削弱室内混响的干扰,同时引入多阶段(MS)分频带处理有效解决宽间距时的空域模糊。理论推导及仿真研究验证了该算法是一种稳健的室内无模糊多声源TDOA估计算法。

被动声纳宽带相干处理技术研究

为提高被动声纳在低信噪比情况下的检测性能,须充分利用阵列的空时增益及信号的带宽增益。针对非相干宽带处理的信息损失,论文提出了一种改进的相干宽带处理算法,通过预波束形成,提高归一化参考量的信噪比,从而使算法最大限度地消除噪声影响,提高了算法的低信噪比性能。数值仿真结果表明该算法是有效的。

基于均匀圆阵相干信源的二维DOA估计

随着通信技术的不断发展,信号传输环境变得日益复杂。针对多径传播形成的高度相关和相干信号测向问题,提出了一种基于均匀圆阵相干信源的二维DOA估计方法。该方法利用均匀圆阵轴向虚拟平移解相干,通过去噪后利用虚拟子阵的自协方差矩阵和互协方差矩阵构造波达方向矩阵,利用该矩阵特征分解估计信号的俯仰角;然后将平滑后的自协方差矩阵与波束空间变换矩阵相乘,使圆阵的导向矢量具备范德蒙结构,最后用求根MUSIC算法估计出信号的方位角,完成了相干信号的二维DOA估计。该方法无需二维谱峰搜索,方位角和俯仰角自动配对,计算量小,分辨率高。仿真实验证明了所提方法的正确性。

相干光学多波束形成的原理及其理论分析

相干光学多波束形成技术是根据光学的干涉与衍射原理,利用光学傅里叶变换而实现的一种新型的宽带射频多波束形成技术。扼要介绍了其工作原理,并对其建立了较为完善的物理模型,通过详细的理论推导和软件仿真,表明此结构能够形成多波束,在空域覆盖、波瓣宽度、小体积、抗电磁干扰等方面具备重要的性能优势。

仿真分析相干光通信中的数字信号处理算法

为了提高相干光通信系统的性能,降低系统复杂度,便于实现实时高速相干光通信系统,将数字信号处理算法应用到相干光通信中。对受到噪声影响的信号进行仿真,通过Matlab软件处理离线信号,利用部分算法对其进行试验验证。根据仿真平台及算法接收没有色散补偿的光纤信号,提出加权前馈相位恢复算法,其能够使灵敏度得到提高。最后,对系统性能进行分析,分析结果表明所创建的仿真平台和数字信号处理算法能够充分展现真实的实验情况,为今后数字相干光通信的实现提供研究基础及指导。

液态半无限海底下典型波导的Warping变换修正

针对Warping变换在非理想波导中的变换效果受海洋环境影响的问题,在传统的Warping变换的基础上,对非理想波导下的Warping变换公式进行修正,使修正后的Warping变换更适用于非理想波导下宽带脉冲声压信号的简正波分离和提取。本文给出了基于海底相移参数P的适用于具有均匀半无限海底的非理想波导的Warping变换修正公式。修正因子只与海底相移参数、海深、海水中平均声速等海洋环境参数有关,与其他海底参数无关,减少了Warping变换的修正难度。与已有的Warping变换修正公式相比,本文提出的对Warping变换的修正方法,所需的环境参数少,在实际应用中计算简单、应用方便,更具有实际应用意义。数值仿真和海上实验数据处理结果证明了该方法的有效性。

频率不变波束形成技术的研究进展

频率不变波束形成(FIB)技术可以在所有频率范围内不失真地接收到来自空间某一方向的宽带信号。文中综述了频率不变波束形成技术的研究进展,主要包括基础的采样率法、贝塞尔函数法、新型傅里叶变换法和同心圆阵列方法等。分析了相关的波束形成原理,比较了其特点,最后得出了相关结论。