基于Notch窄带波束形成的俯仰角估计仿真

波束形成最重要的目的是定向，线列阵的波束形成技术在水声领域中作为接收和检测信号的基本方法已被广泛运用。由于方位估计需要大孔径基阵，而在水中兵器中，为解决小平台目标俯仰角估计问题， 提出一种基于线列阵的 Notch 窄带波束形成方法。主要介绍了基于线列阵的 Notch 窄带波束形成的结构、概念和实现方法，以及基于实测数据条件下的目标俯仰角估计仿真。     

利用Chebyshev窗函数获得恒定束宽加权矩阵的数值算法

为了避免空间指向性由于频率变化引起的发射或接收信号失真,目标分类与识别用声纳常采用恒定束宽阵.恒定束宽加权矩阵的获得方法是设计此类声纳基阵的技术关键.根据空间加窗可以改变声纳波束形状的原理,提出了一种利用Cheby8hev窗获得形成恒定束宽波束所需频域加权矩阵的数值算法.文中从分析Chebyshev窗的三个参数之间的关系出发,获得了用于确定最优权系数的迭代公式,并提供了收敛步长的选取方法.计算机仿真验证了方法的有效性.     

舷侧阵CBF和OBF的阵增益比较

以舷侧阵作为研究对象,首先介绍了常规波束形成器(CBF)和最佳波束形成器(OBF)的波束输出信号模型,然后推导了信号+噪声场合下的阵增益表达式,比较了在不同信号频率和不同信号源方向角下,CBF和OBF的阵增益,最后在增加了有指向性的CW干扰后,分析了此场合下的阵增益,并比较了不同的信号频率下,干扰源方向角的变化对两类波束形成器阵增益的影响。     

近场MVDR聚焦波束扫描声图定位方法研究

声图测量技术是一种适用于近场的高精度被动定位技术,可以用来测量舰船辐射噪声源位置的空间分布。声图测量的核心算法是聚焦波束形成。算法的分辨力与阵长、信号处理频段以及目标距离有关。当阵长一定、测量区范围给定时,算法对低频声源的分辨力较差。MVDR波束形成法可较常规波束形成获得更高的分辨力,降低旁瓣。采用MVDR与聚焦波束形成相结合的方法可提高对舰船各部位辐射噪声源的分辨力。     

一种优化多通道声波束形成的方法

因基阵各通道不均衡,使得水声接收系统波束形成时,目标检测、方位估计等性能经常达不到预期。分析了各通道信噪比、辐值、相位影响波束信噪比的机理,提出了一种减小基阵各通道不均衡的方法,并利用实测数据进行了仿真。仿真结果表明：该方法可有效地提高水声接收系统的目标检测、方位估计等性能。     

时空联合估计权向量的MVDR自适应波束形成方法

为实现短数据条件下权向量的稳定优化估计,提出1种时空联合估计权向量的MVDR自适应波束形成方法。该方法结合时域解析信号的MVDR自适应波束形成算法中构造时域解析信号的方法和直接数据域算法中空间滑动的方法,以减少一半权向量为代价,实现了在更短的数据长度下稳定优化地估计协方差矩阵和权向量。数值仿真实验和海上实验数据处理结果表明:与常规波束形成和直接数据域相比,该方法具有更好的稳定性和更好的波束性能,即主瓣更窄,旁瓣更低,阵增益更高。     

基于水听器阵的广义相关波束形成算法研究

传统上都是使用基于常规波束形成(CBF)输出功率的不同进行声源的被动检测和定位。广义相关波束形成,是一种旨在将平均Toep litz相关函数用于估计波束形成的输出功率。从线性矢量水听器阵出发,分析了常规波束形成,对广义相关波束形成(GCBF)进行了深入研究,通过对广义相关波束形成器进行“W ilson”和“Bartlett”加权,可以分别得到FIM(WFIM)和CBF,对这三种波束形成器进行了理论分析和计算机仿真,结果表明三个波束形成器的分辨能力从高到低依次是:FIM、WFIM、CBF。     

浅水多波束测深仪高分辨率波束形成方法研究

常规波束形成技术以其稳健性好、计算量低等特点得到广泛应用,但其空间分辨率受阵元个数限制,不能突破瑞利限。因此,常规波束形成技术应用于高精度浅水多波束测深仪时,存在空间分辨率不足和旁瓣干扰等问题。对比研究了最小方差无失真(MVDR)及多重信号分类(MUSIC)波束形成在浅水多波束测深仪中的应用,给出了浅水多波束测深仪的常规波束形成、MVDR和MUSIC处理方法,并结合能量法和相位法两种底检测测深算法,处理了iBeam8120浅水多波束测深仪外场数据,验证了本文方法的性能。     

一种基于稳健自适应波束形成的声隔离技术

介绍了一种基于稳健自适应波束形成的声隔离技术。通过分析声诱饵工作时干扰与信号的主要入射方位,建立了边发边收声诱饵模型。针对 STMV 波束形成器在基阵模型失配情况下容易出现信号自消的现象,研究了一种解决波束形成稳健性的新方法,即 Robust Capon Beamforming(RCB)算法,实现有效的干扰抑制和信号提取。仿真和试验数据表明：该方法对端射方向干扰具有良好的抑制效果,且能无失真提取出目标信号,为稳健自适应波束形成在声诱饵边发边收中的应用提供了参考。     

高分辨率波束形成器在多波束测深系统中的应用

对于海底地形测量,基于FT波束形成的幅度检测法空间分辨率较低,只能较准确给出有限测点的水深信息;平坦海底前提下,分裂子阵检测法或多子阵检测法可以得到连续测点的水深信息,复杂海底地形条件下,这两种方法均难以应用。能否利用高分辨率波束形成器来提高测深系统的空间分辨率是一个值得研究的问题。使用ESPRIT波束形成器处理了多波束测深系统的试验数据,并就其性能与FT波束形成器进行了比较与分析。