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兼顾远场和近场性能的便携式三维声纳设计 预览
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作者 赵冬冬 刘雪松 +2 位作者 周凡 胡映天 陈耀武 《浙江大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期364-372,共9页
为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法.该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便.针... 为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法.该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便.针对发射阵列,提出近场条件下的多频发射波束形成算法,根据十字型阵列的景深划分多个发射聚焦区间,并通过菲涅尔近似,配置各聚焦区间的时延参数,保证近场的波束性能.针对接收阵列,提出优化的CZT(chirp zeta transform)波束形成算法,可实现远场和近场条件下的快速波束形成,且计算量低于其他波束形成算法.仿真实验表明,在近场聚焦区间内,该算法的角度分辨率和旁瓣高度变化差异较小,波束图性能稳定.实际水下实验证实该设计可以在探测场景内获得清晰的水下三维图像. 展开更多
关键词 便携式三维声纳 水下三维成像 十字型阵列 远场 近场 计算量需求
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基于十字型阵列的多频发射波束形成算法 预览 被引量:1
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作者 刘雪松 周凡 +3 位作者 周泓 田翔 蒋荣欣 陈耀武 《华南理工大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期22-29,共8页
针对平面接收阵阵元数量庞大导致的水下三维声学成像系统硬件开销和计算量过大的问题,提出了一种基于十字型阵列的三维声学成像的多频发射波束形成算法.该算法将发射波束方向划分为多个扇面,在每个扇面内依次向各波束方向发射不同频率... 针对平面接收阵阵元数量庞大导致的水下三维声学成像系统硬件开销和计算量过大的问题,提出了一种基于十字型阵列的三维声学成像的多频发射波束形成算法.该算法将发射波束方向划分为多个扇面,在每个扇面内依次向各波束方向发射不同频率的扇形波束信号,将发射次数从波束数减少到扇面数,从而缩短了扫描时间.仿真实验和计算量分析表明,文中算法能够获得与平面接收阵直接波束形成算法相同的波束性能,并且大幅降低了阵元数量和计算量.实际水下试验证明了该算法能够满足水下三维声学成像的实时性需求. 展开更多
关键词 实时三维声学成像 多频发射 十字型阵列 波束形成 计算量需求
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十字型阵列MIMO雷达高精度二维DOA估计 预览 被引量:2
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作者 梁浩 崔琛 余剑 《雷达学报》 CSCD 2016年第3期254-264,共11页
该文针对十字型阵列配置下的单基地MIMO雷达2维空间角度估计问题,提出一种新的基于酉变换的高精度估计算法,算法利用收、发阵列中十字型阵列的中心对称性,通过酉矩阵设计及酉变换过程,将发射、接收阵列中对应的长、短基线平移不变关系... 该文针对十字型阵列配置下的单基地MIMO雷达2维空间角度估计问题,提出一种新的基于酉变换的高精度估计算法,算法利用收、发阵列中十字型阵列的中心对称性,通过酉矩阵设计及酉变换过程,将发射、接收阵列中对应的长、短基线平移不变关系映射到实数域,并基于双尺度酉ESPRIT算法实现2维参数的无模糊高精度估计。仿真结果表明:该文算法不牺牲阵列孔径,在获得2维空间角度无模糊高精度估计的同时,无需额外的配对算法和谱搜索;与传统酉变换过程相比,该文算法的酉变换过程等效将发射与接收导向矢量分别实数化,有效克服了传统酉变换算法中实数域旋转不变因子无法提取的问题,在实现特征分解与参数求解完全实数化的同时,具有更低的运算复杂度。最后,通过仿真实验验证了该文算法的正确性和算法的有效性。 展开更多
关键词 MIMO雷达 十字型阵列 酉变换 双尺度酉ESPRIT
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基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法 预览
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作者 刘雪松 周凡 +3 位作者 周泓 田翔 蒋荣欣 陈耀武 《吉林大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1330-1336,共7页
针对基于平面阵三维声纳成像系统应用中硬件开销及波束形成计算量大的问题,提出了一种基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法。十字型阵列采用两条一维线阵实现了三维声纳成像,相比于二维平面阵,极大地简化了硬件复杂度。并行子阵算法... 针对基于平面阵三维声纳成像系统应用中硬件开销及波束形成计算量大的问题,提出了一种基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法。十字型阵列采用两条一维线阵实现了三维声纳成像,相比于二维平面阵,极大地简化了硬件复杂度。并行子阵算法在此基础上对十字型阵列的接收波束形成过程进行优化。算法将接收阵划分为多个子阵,在各子阵上并行地进行一级频域波束形成,在各子阵之间执行二级波束域波束形成,该两级并行流水线结构,有效地降低了波束形成的计算量。此外,给出了算法在现场可编程门阵列(FPGA)平台上的实现架构。仿真结果显示:本文算法获得了与直接波束形成相近的波束性能,但计算量仅为其一半,并且随着波束数量的增加,其优势会更加明显。 展开更多
关键词 信息处理技术 并行子阵波束形成 子阵划分 十字型阵列 计算量需求
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基于ESPRIT算法的十字型阵列MIMO雷达降维DOA估计 预览 被引量:14
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作者 梁浩 崔琛 余剑 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期80-89,共10页
该文针对十字型阵列配置下的单基地MIMO雷达2维空间角度估计问题,提出一种基于ESPRIT算法的降维DOA估计算法。算法通过降维矩阵的设计及回波数据的降维变换,将高维回波数据转换至低维信号空间,最大程度地去除了所有的冗余数据;利用矩阵... 该文针对十字型阵列配置下的单基地MIMO雷达2维空间角度估计问题,提出一种基于ESPRIT算法的降维DOA估计算法。算法通过降维矩阵的设计及回波数据的降维变换,将高维回波数据转换至低维信号空间,最大程度地去除了所有的冗余数据;利用矩阵的酉变换进行实数域信号子空间的估计,并基于ESPRIT算法实现2维空间角度的联合估计及参数的自动配对。算法不牺牲阵列孔径,在获取信噪比增益和快拍增益的同时,有效降低了回波数据的维数,具有更低的运算复杂度。仿真结果验证了理论分析的正确性和算法的有效性。 展开更多
关键词 MIMO雷达 十字型阵列 降维ESPRIT 酉变换
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平面四元十字阵双窄带源MUSIC二维估计算法研究 预览
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作者 白晓娟 李亚安 +2 位作者 张伟 杜维杰 谷敬书 《制造业自动化》 北大核心 2012年第20期67-69,75共4页
针对超低空飞行的多架武装直升机,为了有效地对其进行定向,在小尺度平面四元十字型阵列的基础上,主要研究了多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)二维估计算法,该算法利用MUSIC谱函数谱峰所对应的角度就是目标的... 针对超低空飞行的多架武装直升机,为了有效地对其进行定向,在小尺度平面四元十字型阵列的基础上,主要研究了多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)二维估计算法,该算法利用MUSIC谱函数谱峰所对应的角度就是目标的波达方向(Direction Of Arrival,DOA)来进行目标定向的。重点分析了远场环境下,该算法在典型的双窄带信号目标源DOA估计上的应用和定向性能,并进行了实验仿真。理论分析和实验仿真结果表明,远场环境下,MUSIC二维估计算法能够有效地对窄带双目标源进行定向。MUSIC二维空间谱估计算法克服了传统的基于常规波束形成方法的“瑞利限”问题,具有多信号同时测向能力、测向精度高、高分辨能力等,为空气中运动目标声测被动定向的研究提供了一定的理论参考。 展开更多
关键词 平面四元十字型阵列 MUSIC 二维估计 DOA
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立体十字型互耦阵列二维 DOA 估计及互耦自校正 预览 被引量:2
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作者 胡伟伟 王昌明 张爱军 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期824-830,共7页
针对常规十字阵子阵间互耦不易处理这一问题,设计一种立体十字型阵列,并在该阵列基础上,提出立体十字型互耦阵列传播算子(propagation method for tridimensional cross array in presence of mutual coupling, TCA-MC-PM)算法。... 针对常规十字阵子阵间互耦不易处理这一问题,设计一种立体十字型阵列,并在该阵列基础上,提出立体十字型互耦阵列传播算子(propagation method for tridimensional cross array in presence of mutual coupling, TCA-MC-PM)算法。该算法首先分别从子阵中选取部分合适阵元构成阵列,将理想导向向量与互耦系数剥离,利用信号子空间与理想导向向量张成同一空间这一关系估计方位角与俯仰角,接着通过子空间与秩损原理估算互耦系数,最后利用整个阵列的空间谱函数完成方位角和俯仰角的配对。在此过程中涉及的子空间都以阵列的传播算子构建,可避免特征分解,降低运算量。仿真表明,本文提出的算法不涉及空间谱搜索,运算量小,有效抑制互耦影响,测量精度高。 展开更多
关键词 阵列信号处理 二维波达方向估计 互耦校正 立体十字 立体十字型互耦阵列传播算子算法
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