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。

基于响应面模型的波瓣混合排气系统近似模型研究

基于Navier-Stokes方程组对涡扇发动机波瓣强迫混合排气系统进行了数值模拟,获得了波瓣尾缘位置内、外涵流通面积与内、外涵入口位置流道截面积相等时,不同波瓣高宽比对波瓣混合排气系统性能参数以及结构参数的影响规律。并以此为基础,采用不同阶数的多项式响应面模型建立了波瓣性能参数随高宽比变化的近似模型。在多项式响应面模型拟合精度方面,相对于二阶、三阶多项式响应面模型,四阶多项式响应面模型能够较好地反映出热混合效率、总压恢复系数、排气系统相对推力、波瓣混合器相对质量随波瓣高宽比的变化规律,其拟合结果与数值仿真结果也相差极小。在波瓣高宽比对混合排气系统性能影响方面,在混合排气系统出口截面处,随着波瓣高宽比的增加,热混合效率在"波浪状"的变化规律中整体呈现出"增大-减小"发展趋势,总压恢复系数则呈现出"缓慢增加-迅速降低-增加-迅速下降"的复杂变化趋势;在排气系统相对推力方面,当高宽比大于3时,虽然相对推力呈现出波浪形的变化趋势,但变化值极小;对于波瓣混合器的相对质量,随着高宽比的增加,波瓣混合器的相对质量逐渐增大。

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。

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。

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。

基于GUI的大型相控阵雷达单元失效对性能指标影响仿真

针对大型相控阵雷达单元失效对性能指标影响难以有效评估量化的问题,设计了基于GUI的单元失效对性能指标影响仿真平台。首先,详细分析了大型相控阵雷达的结构特点与故障特点,将单元失效分为单元级随机失效、组件级随机失效和子阵级随机失效,建立了单元失效对性能指标(方向性系数、波束宽度和副瓣电平)的影响分析模型;然后,基于GUI设计了大型相控阵雷达性能指标影响仿真平台。仿真结果表明:该平台能够有效地呈现不同级别的单元失效对性能指标的影响程度,同时兼具直观形象和便于分析比较的优点,有利于提高装备维修效率和维修资源的优化配置。

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。

共形球面天线阵列的宽凹陷波束赋形与凹陷测量技术

针对干扰方向在某个角度区域内不能精确估计的工程实际问题,可应用宽凹陷波束赋形技术提高信噪比。根据共形球面天线阵列的阵元位置分布,提出了一种适用的宽凹陷波束赋形和凹陷宽度计算机测量技术。建立了该优化问题的适应度函数模型并应用遗传算法优化设计了赋形波束,仿真结果论证了遗传算法进行波束赋形和测量的有效性和稳健性,并拟订了波束凹陷宽度的计算机测量系统。

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。

ATR燃烧室波瓣峰谷宽度比对混合和燃烧性能的影响

空气涡轮火箭(Air-turbo-rocket,ATR)发动机是实现众多地面和空中发射导弹任务的一种有前景的推进装置。在ATR燃烧室中应用波瓣混合器可以促进富燃燃气与空气的混合,从而显著提高发动机性能。本文采用数值模拟方法研究了ATR燃烧室波瓣峰谷宽度比对混合和燃烧性能的影响。结果表明:对于给定的波峰波瓣宽度b1,燃烧效率和总压损失随着波谷波瓣宽度b2的增大而减小;对于给定的b2,燃烧效率和总压损失随着b1的增大而减小;b2较小的扇形波瓣混合器对ATR燃烧室中心线附近区域燃烧效率的提升效果优于平行侧壁平行的波瓣混合器。非反应工况下燃烧室出口总压恢复系数达到0.99以上,反应工况下总压损失达到4%以上。与混合过程相比,80%以上的总压损失是由燃烧过程造成的。

双频段双极化共孔径阵列馈源反射面天线设计

介绍了一种新型Ku/Ka双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射面天线的设计。在双频段双极化共孔径阵列馈源设计中,Ka波段采用裂缝波导阵,并且位于共孔径馈源阵列的下层,双极化Ku波段采用微带贴片天线、位于共孔径阵列馈源的上层。文中给出了该双频段双极化共孔径阵列馈源的设计及测试结果,并将该测试结果代入偏馈抛物柱反射面天线中在FEKO软件平台上进行了半实物仿真,仿真结果表明,该双频段双极化共孔径阵列馈源偏馈抛物柱反射天线实现了如下设计目标:Ku波段双极化水平面扫描范围为±17°,两个主面副瓣电平优于-30dB,Ka波段水平面扫描范围为±10°,两个主面的副瓣电平优于-30dB,双频段双极化两个主面的波瓣宽度和波束指向完全匹配。