幅相误差对体积阵MVDR波束形成的影响

1

作者 黄燕 焦君圣 +1 位作者 郭世旭 赵鹏 《水下无人系统学报》 2024年第1期139-146,共8页

体积阵是一种由多个水听器组成的立体阵列,能够增大潜标接收基阵的孔径,获得较大的空间增益,工程中多将其制作成具有收合、展开功能的阵列应用于低频吊放声呐。由于各水听器通道内器件参数和幅度增益不一致,体积阵的每个阵元接收到的信... 体积阵是一种由多个水听器组成的立体阵列,能够增大潜标接收基阵的孔径,获得较大的空间增益,工程中多将其制作成具有收合、展开功能的阵列应用于低频吊放声呐。由于各水听器通道内器件参数和幅度增益不一致,体积阵的每个阵元接收到的信号之间存在幅相误差。文中通过建立存在幅相误差时的双圆环体积阵模型,从统计学角度分析了幅相误差对其协方差矩阵、最小方差无畸变(MVDR)波束形成器的输出信噪比(SNR)、阵增益以及方位估计精度的影响。计算机仿真结果表明,阵列幅相误差的存在会导致MVDR波束形成器的输出SNR和阵增益降低;对于相位误差而言,当输入SNR在-5 dB以上时,这种影响随输入SNR的增大越来越明显;对于幅度误差而言,当输入SNR在-10 dB以上时,幅度误差对MVDR波束形成器的输出SNR和阵增益的影响会更显著;并且,相比于幅度误差,MVDR波束形成的方位估计精度对相位误差更加敏感。 展开更多

关键词 水听器 体积阵 幅相误差 输出信噪比 阵增益 方位估计精度

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基于多普勒信息的盲波束形成方法在声呐信号处理中的应用研究 被引量：2

2

作者 李洪升 赵俊渭 +2 位作者 陈华伟 王峰 郭业才 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期468-471,共4页

本文针对水声环境和水声信号的特点 ,提出了一种可用于任意阵形的自适应神经网络盲波束形成方法。该方法在未知基阵响应向量的情况下 ,利用水声信号多普勒频率信息 ,估计波束形成的权矢量 ,采用神经网络的方法实现盲波束形成 ,从而避免... 本文针对水声环境和水声信号的特点 ,提出了一种可用于任意阵形的自适应神经网络盲波束形成方法。该方法在未知基阵响应向量的情况下 ,利用水声信号多普勒频率信息 ,估计波束形成的权矢量 ,采用神经网络的方法实现盲波束形成 ,从而避免了矩阵的求逆运算 ,不但减小了运算量而且易于用硬件实现。此外该算法具有收敛速度快、鲁棒性强、估计精度高等优点。通过拖曳阵和体积阵的仿真实验 ,验证了所提出方法的有效性和正确性。 展开更多

关键词 多普勒信息 盲波束形成法 声呐信号处理 水声信号 神经网络 体积阵

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基于弯曲盘换能器的体积阵研究 被引量：1

3

作者 俞思源 程启航 伍恒飞 《声学与电子工程》 2022年第2期30-32,共3页

以谐振频率低于1 kHz的双叠片结构形式弯曲盘换能器作为阵元,利用换能器阵元间的互辐射效应,进行密排体积阵成阵。根据阵型结构,在COMSOL软件中建立对应有限元模型对不同体积阵的声性能进行仿真分析。最后进行了样机制作和成阵声性能测... 以谐振频率低于1 kHz的双叠片结构形式弯曲盘换能器作为阵元,利用换能器阵元间的互辐射效应,进行密排体积阵成阵。根据阵型结构,在COMSOL软件中建立对应有限元模型对不同体积阵的声性能进行仿真分析。最后进行了样机制作和成阵声性能测试,实测数据与仿真结果基本吻合。结果表明,对比单个换能器,利用换能器阵元间的互辐射效应,能够有效降低体积阵谐振频率并拓展其工作带宽,同时也提高了成阵后的最大声源级。此外,在合理的阵元数量下,保持阵元间距不变,阵元数量越多体积阵的谐振频率越低,品质因数越小,发射电压响应越高。 展开更多

关键词 双叠片 弯曲盘换能器 互辐射 小尺寸密排阵 体积阵

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宽容性体积阵优化波束形成 被引量：2

4

作者 洪常委 凌国民 陶伟 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2007年第5期72-75,共4页

为适应低频吊放声纳的发展,具有收扩功能的体积阵作为一种重要的水听器基阵结构形式得到了广泛的应用.体积阵的波束形成也受到越来越多的关注,一般利用自适应的方法对体积阵进行波束形成权系数设计.实际应用中由于基阵结构杂乱散射、反... 为适应低频吊放声纳的发展,具有收扩功能的体积阵作为一种重要的水听器基阵结构形式得到了广泛的应用.体积阵的波束形成也受到越来越多的关注,一般利用自适应的方法对体积阵进行波束形成权系数设计.实际应用中由于基阵结构杂乱散射、反射的影响,阵列响应向量存在一定的误差.为保证系统的正常工作,权系数的宽容性格外重要.利用最差情况性能最优化的思想对权系数进行优化,通过实验验证了这种优化的有效性,大大提高了权系数的宽容性,改善了系统工作性能. 展开更多

关键词 信号处理 体积阵 宽容性 阵列响应误差 最优化

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点圆阵的矩阵变换对 被引量：1

5

作者 费国强 《声学与电子工程》 2010年第4期1-4,17,共5页

针对点圆阵用常规方法不能有效压低旁瓣问题,从点圆阵指向性函数计算公式出发,导出指向性函数和权系数之间关系的点圆阵矩阵变换对,较好地解决了点圆阵指向性综合问题,有效压低点圆阵波束的旁瓣。该方法具有公式直观、使用方便、计算快... 针对点圆阵用常规方法不能有效压低旁瓣问题,从点圆阵指向性函数计算公式出发,导出指向性函数和权系数之间关系的点圆阵矩阵变换对,较好地解决了点圆阵指向性综合问题,有效压低点圆阵波束的旁瓣。该方法具有公式直观、使用方便、计算快捷的特点,适用于相控到任意方向和各种形状的波束综合;也适用于由多个同心点圆阵构成的体积阵指向性综合。 展开更多

关键词 点圆阵 体积阵 指向性函数 权系数 矩阵变换对

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基于等效孔径相等的体积阵波束形成 被引量：1

6

作者 洪常委 凌国民 陶伟 《声学与电子工程》 2006年第B07期38-41,共4页

利用自适应方法对“米”字形体积阵进行波束形成，发现在预成的多波束中奇偶号波束效果差别较大，影响了检测性能、定位精度。从预成波束方向阵等效孔径入手，解释了奇偶号波束不一致的原因，通过改变预成波束方向、构造阵等效孔径相等... 利用自适应方法对“米”字形体积阵进行波束形成，发现在预成的多波束中奇偶号波束效果差别较大，影响了检测性能、定位精度。从预成波束方向阵等效孔径入手，解释了奇偶号波束不一致的原因，通过改变预成波束方向、构造阵等效孔径相等措施来改进体积阵波束形成。计算机仿真、水池实测验证了这种方法可以有效地提高体积阵波束形成的整体效果。 展开更多

关键词 波束方向 阵等效孔径 体积阵 波束形成改进

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一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法 被引量：1

7

作者 宋媚婷 陈志强 +1 位作者 李利 张长浩 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第1期151-153,共3页

本文提出一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法。在远场条件下,依据信号源和阵元的位置信息,给出了螺旋双锥体积阵接收信号模型,将阵列响应向量表示成以Bessel函数为核函数的形式。确定参考频率,将宽带划分成多个子带,使得子带... 本文提出一种螺旋双锥体积阵宽带恒定束宽波束形成方法。在远场条件下,依据信号源和阵元的位置信息,给出了螺旋双锥体积阵接收信号模型,将阵列响应向量表示成以Bessel函数为核函数的形式。确定参考频率,将宽带划分成多个子带,使得子带内各频率分量上的波束图与参考频率上的波束图一致。本文提出的宽带恒定束宽波束形成方法能有效地运用到螺旋双锥体积阵处理宽带信号中。采用螺旋双锥体积阵接收处理宽带信号,解决了垂直线阵、矢量水听器和平面阵的各种局限,更有利于实现宽频带信号处理。 展开更多

关键词 螺旋双锥 体积阵 恒定束宽 宽带波束形成

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体积阵虚拟障板波束形成探讨 被引量：1

8

作者 李旭伟 《声学与电子工程》 2009年第4期11-14,共4页

针对航空声呐体积阵的特殊情况提出了虚拟障板的方法,通过构造虚拟的障板使接收信号经过处理后具有一定的指向性,提高系统性能。进一步通过比较虚拟障板法得到的权系数与常规阵列自适应波束形成权系数的性能,表明了虚拟障板法的宽容性... 针对航空声呐体积阵的特殊情况提出了虚拟障板的方法,通过构造虚拟的障板使接收信号经过处理后具有一定的指向性,提高系统性能。进一步通过比较虚拟障板法得到的权系数与常规阵列自适应波束形成权系数的性能,表明了虚拟障板法的宽容性和有效性。 展开更多

关键词 体积阵 虚拟障板 主瓣宽度 旁瓣电平

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水下小体积阵的二维宽带目标被动定位

9

作者 谢磊 孙超 郭祺丽 《声学技术》 CSCD 2014年第5期408-411,共4页

传统的宽带聚焦波达方向估计算法需要预估方位信息,不准确的前期预估将使最终估计结果出现较大误差。研究了一种基于无噪相关矩阵的二维宽带聚焦算法,利用各频点的频域无噪相关矩阵构造聚焦矩阵,不需要进行前期预估,避免了前期预估对最... 传统的宽带聚焦波达方向估计算法需要预估方位信息,不准确的前期预估将使最终估计结果出现较大误差。研究了一种基于无噪相关矩阵的二维宽带聚焦算法,利用各频点的频域无噪相关矩阵构造聚焦矩阵,不需要进行前期预估,避免了前期预估对最终估计结果的影响,且适用于任意结构阵列。该算法计算复杂度低,分辨率高,估计误差小。当基阵布放的深度已知时,可实现目标定位。基于9元体积阵的目标被动定位,对该算法进行了验证。 展开更多

关键词 宽带聚焦 相关矩阵 体积阵 被动定位

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一种提高奇偶交错体积阵处理速度的分解方法

10

作者 黄迪 楼万翔 《舰船电子工程》 2016年第10期141-145,共5页

针对奇偶交错体积阵无法使用整齐布阵的快速处理方法造成计算量成倍增加的问题,文章详细分析了奇偶交错体积阵的处理过程,提出将奇偶交错体积阵按奇数号阵元和偶数号阵元进行分解,重新组合形成两个新的体积阵,然后分别对两个体积阵使用... 针对奇偶交错体积阵无法使用整齐布阵的快速处理方法造成计算量成倍增加的问题,文章详细分析了奇偶交错体积阵的处理过程,提出将奇偶交错体积阵按奇数号阵元和偶数号阵元进行分解,重新组合形成两个新的体积阵,然后分别对两个体积阵使用整齐布阵的快速处理方法,最后对两阵处理结果进行加权组合得最终结果,从而大大提高了奇偶交错体积阵的处理速度。通过仿真数据处理证明该方法的结果与直接计算的结果完全重合,但是处理速度远远大于直接计算的速度。 展开更多

关键词 奇偶交错体积阵 奇数号阵元 偶数号阵元

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基于声场预报的共形体积阵散射特性分析

11

作者 戴言 孙超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期568-575,共8页

针对刚性障板引起的声散射现象导致的共形体积阵阵列流形偏离理想值这一问题,以一类特殊形状的共形体积阵——半圆柱体积阵为模型,运用声场预报方法,分析了刚性障板引起的散射现象对阵列接收响应的影响。通过声场建模仿真,计算了不同角... 针对刚性障板引起的声散射现象导致的共形体积阵阵列流形偏离理想值这一问题,以一类特殊形状的共形体积阵——半圆柱体积阵为模型,运用声场预报方法,分析了刚性障板引起的散射现象对阵列接收响应的影响。通过声场建模仿真,计算了不同角度下共形体积阵的声场分布;利用该分布构建了考虑刚性障板影响的基阵阵列流形,分析了其在散射声场影响下的变化规律,该变化规律采用文中定义的2个物理量描述:幅度相位构成的一阶响应和互相关构成的二阶响应。仿真结果表明,相较于理想条件下的透声模型,体积阵阵列接收到的由障板等刚性物体产生的散射声信号随方位、信噪比的不同而变化,进一步导致各个阵元的接收响应出现随方位变化而变化的偏差。通过对实验数据的分析,验证了仿真结果与实际情况基本吻合;在实际中设计这类基阵时,应该考虑散射现象对其阵处理性能的影响。 展开更多

关键词 共形体积阵 声场预报 散射特性

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体积阵束控方法特性研究

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作者 陈俊宽 马启明 《声学与电子工程》 2019年第1期1-4,28,共5页

为研究体积发射阵在不同倾斜角情况下的探测性能,考虑具有不同倾斜角度的体积阵,拟合其各方位角发射声压级以及优质因数,选取浅海弱负梯度、深海冬季两种典型水文条件进行声场仿真。在无目标先验条件的情况下最大化探测概率,提出了一种... 为研究体积发射阵在不同倾斜角情况下的探测性能,考虑具有不同倾斜角度的体积阵,拟合其各方位角发射声压级以及优质因数,选取浅海弱负梯度、深海冬季两种典型水文条件进行声场仿真。在无目标先验条件的情况下最大化探测概率,提出了一种束控发射的方法使全阵的探测覆盖范围最大化,并通过仿真寻求出最佳的束控时延,验证了该束控方法对于扩大体积发射阵探测范围的有效性,并给出了水文条件不明确情况下的束控方法。 展开更多

关键词 体积发射阵 声场仿真 发射指向性 束控发射

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