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加权最小二乘法和MUSIC法联合测向技术研究 预览
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作者 朱国辉 汪洋 米胜男 《雷达科学与技术》 北大核心 2019年第3期319-323,334共6页
针对传统相位干涉仪测向法精度不高和MUSIC算法空间谱峰搜索耗时长的问题,提出了一种基于加权最小二乘法和MUSIC算法相结合的均匀圆阵测向技术。首先根据阵列短基线组求解相位模糊,并通过引入中间变量将相位差测量方程转化为线性方程组... 针对传统相位干涉仪测向法精度不高和MUSIC算法空间谱峰搜索耗时长的问题,提出了一种基于加权最小二乘法和MUSIC算法相结合的均匀圆阵测向技术。首先根据阵列短基线组求解相位模糊,并通过引入中间变量将相位差测量方程转化为线性方程组,然后运用加权最小二乘法对其进行求解,并利用信号到达角与中间变量的关系得到信号到达角初始估计,最后MUSIC算法依据信号到达角初始估计进行空间谱峰搜索,得到高精度信号到达角估计。仿真实验对比了所提方法与现有相位干涉仪及MUSIC算法的角度估计精度和耗时,证实了所提方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 测向 相位干涉仪 加权最小二乘法 MUSIC算法
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一种简化的圆柱阵空间测向方法 预览
2
作者 李娜 李泽萌 殷丽莉 《电子世界》 2019年第15期82-83,共2页
目标定位是声纳系统主要功能之一,本文将圆柱阵波束形成等效成垂直方向一维线阵和水平方向二维圆阵叠加的波束形成,通过理论分析和仿真数据实现了对目标的垂直方向、水平方向进行方位估计,达到了对目标的全空间定位。1.引言波束形成技... 目标定位是声纳系统主要功能之一,本文将圆柱阵波束形成等效成垂直方向一维线阵和水平方向二维圆阵叠加的波束形成,通过理论分析和仿真数据实现了对目标的垂直方向、水平方向进行方位估计,达到了对目标的全空间定位。1.引言波束形成技术是指将具有一定几何形状排列的多元基阵各阵元输出经过适当处理形成空间指向性的方法。因此,一个波束形成器可以看成一个空间滤波器,它可以滤去空间某些方位的信号,只让指定方位的信号通过。 展开更多
关键词 空间滤波器 波束形成器 波束形成技术 方位估计 系统主要功能 空间定位 几何形状
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基于多目标风驱动优化的机会阵雷达波束形成
3
作者 张贞凯 毛晟 +1 位作者 王殊 杨春兰 《华中科技大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第5期1-5,共5页
针对机会阵雷达发射波束的多目标优化问题,提出了一种基于二进制多目标风驱动优化算法的波束形成方法.以均匀多同心圆环阵列特性为基础,建立了发射信号的模型和目标优化函数.基于改进的多目标风驱动优化算法,实现了机会阵雷达圆阵的波... 针对机会阵雷达发射波束的多目标优化问题,提出了一种基于二进制多目标风驱动优化算法的波束形成方法.以均匀多同心圆环阵列特性为基础,建立了发射信号的模型和目标优化函数.基于改进的多目标风驱动优化算法,实现了机会阵雷达圆阵的波束形成,即同时优化3 d B主瓣波束宽度和旁瓣电平.仿真表明:与基于传统粒子群算法(PSO)的波束形成性能相比,在使用更少圆阵阵元的情况下,本算法具有较低旁瓣和更窄的主瓣. 展开更多
关键词 机会雷达 风驱动优化算法 多目标优化 波束形成
基于圆阵虚拟阵列平移的相干信源数目估计 预览 被引量:5
4
作者 王清 龚晓峰 雒瑞森 《计算机工程》 CSCD 北大核心 2018年第9期78-82,共5页
在空间谱估计中,多数基于特征子空间的算法均要求信源数目精确已知,当信源数估计出现误差时算法性能将严重下降。针对在相干信源存在时信息论准则估计信源数目不准,且基于线阵的相干信源估计算法不能直接应用于圆阵的问题,提出一种圆阵... 在空间谱估计中,多数基于特征子空间的算法均要求信源数目精确已知,当信源数估计出现误差时算法性能将严重下降。针对在相干信源存在时信息论准则估计信源数目不准,且基于线阵的相干信源估计算法不能直接应用于圆阵的问题,提出一种圆阵相干信源数估计算法。通过阵列的虚拟平移实现信源的完全解相干,并利用信息论准则估计解相干后的信源数目,从而避免进行圆阵到线阵的模式空间变换,降低算法复杂度。实验结果表明,在不损失阵列孔径情况下,该算法能正确估计出相干信源数目,并且在低信噪比和小快拍数下性能明显优于FBSS_MDL和Toep_MDL算法。 展开更多
关键词 空间谱 相干信源 虚拟 信息论准则 信源数目
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空中声源辐射噪声信号超指向性接收基阵设计 预览
5
作者 张伟政 杨日杰 +1 位作者 韩建辉 孔晓鹏 《电光与控制》 北大核心 2018年第1期10-13,27共5页
利用圆阵协方差矩阵的循环移位特性,基于对聚集系数的取值最优化问题,对圆阵的超指向性理论展开研究,得到了由初等函数表示的最大聚集系数、最优波束图和最优加权向量。分析了圆阵的各阶波束增益和稳健性参数随半径波长比的变化规律... 利用圆阵协方差矩阵的循环移位特性,基于对聚集系数的取值最优化问题,对圆阵的超指向性理论展开研究,得到了由初等函数表示的最大聚集系数、最优波束图和最优加权向量。分析了圆阵的各阶波束增益和稳健性参数随半径波长比的变化规律及其对阵列指向性的影响,给出了圆阵超指向性的一个解析且闭合的解,实现了一种特征波束的分解与合成的方法。在此基础上结合空中声源辐射噪声信号的特点,给出了针对空中声源辐射噪声设计超指向性圆阵时应遵循的4个准则,依据实测的直升机辐射噪声特性设计了一个小尺寸的超指向性接收阵列,对其性能进行了分析,通过与常规圆阵和线列阵的对比证明了其优越性。 展开更多
关键词 空中声源 微弱信号探测 超指向性 特征波束
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传声器阵列波束比判决语音增强方法
6
作者 曹占中 纳跃跃 +3 位作者 王晓飞 付强 潘接林 颜永红 《声学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期504-512,共9页
针对单一波束形成器难以深度抑制空间相干干扰的问题,提出了一种综合了最小方差无畸变响应波束形成器与对称子阵延时求和波束形成器的语音增强方法。定义了一种波束输出比因子,根据该因子在目标声区域和干扰声区域的幅值变化,给出了采... 针对单一波束形成器难以深度抑制空间相干干扰的问题,提出了一种综合了最小方差无畸变响应波束形成器与对称子阵延时求和波束形成器的语音增强方法。定义了一种波束输出比因子,根据该因子在目标声区域和干扰声区域的幅值变化,给出了采样协方差矩阵对角加载量的调整方法,并进一步利用该因子在后滤波环节对空间干扰进行判决滤波。文中对判决滤波时的上限阈值和下限阈值的实时更新方法给出了说明。所提出的算法能进一步抑制空间干扰和噪声,且可满足实时需要。在传声器圆阵上的实验表明,该方法在输出信干噪比及语音质量上,均优于经典对角加载算法及采样协方差矩阵扫描重构算法。 展开更多
关键词 波束形成器 语音增强 传声器 协方差矩 语音质量 重构算法 信干噪比 算法处理 最小方差
基于均匀圆阵的简正波模态分解 预览
7
作者 刘天宇 章新华 +1 位作者 李鹏 李兰瑞 《图像与信号处理》 2017年第4期161-167,共7页
浅海波导海洋环境复杂,声波往往以简正波的形式进行传播。简正波的模态分离对于浅海波导中的目标探测与定位有着重要的意义。由于线阵在做模态分离时有着很大的局限性,本文结合简正波的传播特性基于均匀圆阵提出了一种简正波模态分离方... 浅海波导海洋环境复杂,声波往往以简正波的形式进行传播。简正波的模态分离对于浅海波导中的目标探测与定位有着重要的意义。由于线阵在做模态分离时有着很大的局限性,本文结合简正波的传播特性基于均匀圆阵提出了一种简正波模态分离方法。首先应用圆阵对目标方位进行估计,结合方位信息利用模态域波束形成原理,做波数域上的波束形成,得到各阶简正波的模态强度并实现波数域上的模态分离。本文从理论上推导了圆阵上的模态域波束形成以及模态分离的过程,并用仿真对圆阵的模态分离方法进行了验证。仿真结果表明:该算法无需海洋环境条件作为先验知识,即可在波数域对模态进行分离,并能对水平波数做出较为准确的估计。 展开更多
关键词 模态分离 模态分布
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基于最优模糊的均匀圆阵干涉仪测向算法 预览 被引量:1
8
作者 吴迎春 蒋开创 +1 位作者 陈祎 奚银 《制导与引信》 2017年第3期16-19,共4页
相位干涉仪测角算法机理简单、运算量小,被广泛应用于被动雷达测向系统中。然而当目标频率较高或者天线间距较大时,容易出现相位模糊,造成相位干涉仪测向失败。可利用阵元相互组合形成多组干涉仪基线,通过寻找最优模糊数得到来波方向。... 相位干涉仪测角算法机理简单、运算量小,被广泛应用于被动雷达测向系统中。然而当目标频率较高或者天线间距较大时,容易出现相位模糊,造成相位干涉仪测向失败。可利用阵元相互组合形成多组干涉仪基线,通过寻找最优模糊数得到来波方向。以均匀八元圆阵为例,对算法进行静态和动态仿真实验,结果表明该算法可以对来波方向不大于40°的目标进行跟踪。 展开更多
关键词 干涉仪 测向
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基于改进差分进化算法的合成孔径圆阵优化
9
作者 张哲贤 胡飞 贺锋 《微波学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期53-56,80共5页
天线阵列设计是合成孔径辐射计的一项关键技术。圆阵可以实现零冗余基线分布,具有结构简单、易于与平台共形等特点,是当前广泛关注和应用的合成孔径辐射计天线阵列形式之一。针对以u-v覆盖均匀程度最大化为目标的合成孔径圆阵优化问题,... 天线阵列设计是合成孔径辐射计的一项关键技术。圆阵可以实现零冗余基线分布,具有结构简单、易于与平台共形等特点,是当前广泛关注和应用的合成孔径辐射计天线阵列形式之一。针对以u-v覆盖均匀程度最大化为目标的合成孔径圆阵优化问题,利用一个新的目标函数,提出了一种基于改进差分进化算法的优化方法.新的目标函数具有计算量小和u-v覆盖均匀程度衡量精度高的优点,并且改进的算法可以保持种群规模。典型的数值仿真结果给出了16~40个天线单元的优化圆阵排列,验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 合成孔径辐射计 天线列优化 目标函数 差分进化算法
相关干涉仪测向天线阵优化设计研究 预览 被引量:3
10
作者 黄雪梅 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第10期142-147,347共7页
测向天线阵是影响相关干涉仪系统测向精度的重要因素。测向天线阵布局不合理,容易产生测向模糊,引起测向精度的严重下降。针对相关干涉仪测向天线阵如何布局避免测向模糊的问题,提出布阵时通过计算二维相关系数来验证布阵合理性,避免测... 测向天线阵是影响相关干涉仪系统测向精度的重要因素。测向天线阵布局不合理,容易产生测向模糊,引起测向精度的严重下降。针对相关干涉仪测向天线阵如何布局避免测向模糊的问题,提出布阵时通过计算二维相关系数来验证布阵合理性,避免测向模糊。仿真结果表明,二维相关系数方法比起传统蒙特卡罗方法规避测向模糊点,计算时间短,且测向模糊点计算简单可靠。另外,通过大量仿真,总结了常用均匀圆阵个数不同时的最佳尺寸,为工程中相关干涉仪布阵提供参考。 展开更多
关键词 相关干涉仪 二维相关图 测向模糊
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一种基于平行基线的稳健圆阵干涉仪测向算法 预览
11
作者 阳凯 徐汉林 杨善国 《电子对抗》 2016年第3期24-27,共4页
在很多现实环境中,多径信号广泛存在。强多径信号将严重影响相位干涉仪的性能。文章提出了一种基于圆阵的稳健相位干涉仪测向算法。由于圆阵的圆对称性,使得平行基线的存在。利用相同长度平行基线相位差的平均,能一定程度的减小多径... 在很多现实环境中,多径信号广泛存在。强多径信号将严重影响相位干涉仪的性能。文章提出了一种基于圆阵的稳健相位干涉仪测向算法。由于圆阵的圆对称性,使得平行基线的存在。利用相同长度平行基线相位差的平均,能一定程度的减小多径信号对测角的影响。并利用平行基线解长基线模糊。最后通过多条不同指向的长基线,采用最小二乘方法进行测角,从而提高测角精度。本文算法通过数值仿真得到了验证。 展开更多
关键词 相位干涉仪 测向 多径效应
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圆阵二维MUSIC谱快速计算方法研究 预览 被引量:2
12
作者 杜政东 魏平 +1 位作者 赵菲 尹文禄 《信号处理》 CSCD 北大核心 2015年第7期849-859,共11页
针对二维波达方向估计时MUSIC谱的快速计算问题,研究了均匀圆阵变换到虚拟线阵的MUSIC算法(UCA-ULA-MUSIC)、流形分离MUSIC算法(MS-MUSIC)、傅立叶域线性求根MUSIC算法(FD-Line-Search-MUSIC)、基于FFT的2n元均匀圆阵MUSIC算法(2... 针对二维波达方向估计时MUSIC谱的快速计算问题,研究了均匀圆阵变换到虚拟线阵的MUSIC算法(UCA-ULA-MUSIC)、流形分离MUSIC算法(MS-MUSIC)、傅立叶域线性求根MUSIC算法(FD-Line-Search-MUSIC)、基于FFT的2n元均匀圆阵MUSIC算法(2n-UCA-FFT-MUSIC)与基于FFT的任意圆阵MUSIC算法(ACAFFT-MUSIC)。对各种算法快速计算二维MUSIC谱的实现步骤进行了总结。在此基础上,给出了各算法计算二维MUSIC谱的计算复杂度表达式,并以传统方法为参考,对比了各种快速算法相对于传统方法的计算复杂度比值;同时,针对不同的阵列形式,对适用的快速算法的测向性能进行了仿真对比。根据分析和对比的结果,指出MSMUSIC算法与ACA-FFT-MUSIC算法具有更高的工程应用价值,由具体的情况单独或分频段联合使用MS-MUSIC算法与ACA-FFT-MUSIC算法,可以使测向系统较好的兼顾测向性能与时效性。 展开更多
关键词 波达方向估计 二维MUSIC谱 计算量
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基于模式空间重构的圆阵下任意形状方向图综合算法研究 预览
13
作者 陈亮 高策 《科技创新导报》 2015年第33期45-46,149共3页
该文针对圆阵下,任意形状的方向图综合算法进行了系统地分析和研究。通过模式空间重构算法对圆阵导向矢量进行预处理,完成圆阵导向矢量向线阵导向矢量的结构变换,然后再利用FFT迭代算法进行方向图综合。该文提出的方法,不仅能够保留FFT... 该文针对圆阵下,任意形状的方向图综合算法进行了系统地分析和研究。通过模式空间重构算法对圆阵导向矢量进行预处理,完成圆阵导向矢量向线阵导向矢量的结构变换,然后再利用FFT迭代算法进行方向图综合。该文提出的方法,不仅能够保留FFT迭代法综合方向图快速、简洁的优点,同时将FFT法成功地拓展到圆阵上,实现了任意形状的方向图综合。通过计算机仿真实验最终验证了该文提出的算法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 模式空间重构 快速傅立叶变换 方向图综合
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超波束在小孔径OTHR的应用 预览
14
作者 贾愚 《电信技术研究》 2015年第4期19-24,共6页
小孔径天波超视距雷达由于阵列尺寸的减小导致接收处理性能的下降,具体表现在方位分辨率和阵列增益降低,故常规波束形成方法将不能满足目标探测的要求。为此,从雷达距离方程入手,推导了小孔径接收时的信杂比(SCR)变化情况,并利... 小孔径天波超视距雷达由于阵列尺寸的减小导致接收处理性能的下降,具体表现在方位分辨率和阵列增益降低,故常规波束形成方法将不能满足目标探测的要求。为此,从雷达距离方程入手,推导了小孔径接收时的信杂比(SCR)变化情况,并利用声纳阵列处理中的超波束的思想改善了小孔径圆阵主瓣宽度宽、副瓣电平高、增益低等缺点,最后通过仿真验证了相关结论的正确性。 展开更多
关键词 超波束 小孔径OTHR 信杂比
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小孔径OTHR性能损失问题研究 预览
15
作者 贾愚 贺青 罗来源 《电信技术研究》 2015年第1期16-21,共6页
小孔径天波超视距雷达由于阵列尺寸的减小,其方位上和俯仰上的分辨率都降低很多,因此其面临的检测处理问题必然与传统的线阵OTHR有所不同,目前小孔径OTHR的研究才刚起步,学界对该问题的研究还非常少。通过雷达方程,推导了小孔径OTH... 小孔径天波超视距雷达由于阵列尺寸的减小,其方位上和俯仰上的分辨率都降低很多,因此其面临的检测处理问题必然与传统的线阵OTHR有所不同,目前小孔径OTHR的研究才刚起步,学界对该问题的研究还非常少。通过雷达方程,推导了小孔径OTHR下信杂比(SCR)的变化情况,分析了小孔径OTHR的性能损失,为小孔径OTHR的后续研究提供了理论支持。 展开更多
关键词 小孔径OTHR 信杂比 海杂波 多普勒展宽
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应用遗传算法和序列锥规划进行圆阵的方向图综合 被引量:2
16
作者 黄中瑞 刘春生 王珽 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期696-704,共9页
为了解决圆阵方向图旁瓣电平较高的问题,提出了一种圆阵方向图综合方法。该方法将圆阵方向图的峰值旁瓣电平作为目标函数,首先采用改进遗传算法对阵元位置和阵元权值进行联合优化,不仅避免了算法的早熟收敛,而且符合理论意义上的全局最... 为了解决圆阵方向图旁瓣电平较高的问题,提出了一种圆阵方向图综合方法。该方法将圆阵方向图的峰值旁瓣电平作为目标函数,首先采用改进遗传算法对阵元位置和阵元权值进行联合优化,不仅避免了算法的早熟收敛,而且符合理论意义上的全局最优。其次将遗传算法的优化结果作为初始迭代点,在其附近利用一阶泰勒级数将非凸的圆阵方向图综合问题转化为序列锥规划问题,以便采用凸优化理论进行高效求解。由于该算法增加了寻优操作的后期变异能力,因而有效提高了优化性能。最后仿真表明,阵元数一定的情况下,算法在进一步降低峰值旁瓣电平的同时,可有效减小其动态变化范围,使得圆阵方向图综合性能更优。 展开更多
关键词 遗传算法 旁瓣电平 迭代点 早熟收敛 元数 目标函数 联合优化 子问题 全局最优
成像声纳中多波束形成的FPGA工程实现 预览 被引量:3
17
作者 黄慧 汪飞 +2 位作者 夏伟杰 王静娇 杨成 《单片机与嵌入式系统应用》 2014年第3期29-32,共4页
提出了一种计算方法简单、计算量小、所需存储量小的近场聚焦多波束形成的高速FPGA实现方法,用于成像声纳中高精度、高覆盖、高波束数的多波束形成。本方法基于180阵元均匀半圆阵,通过阵元等效弦的转动,仅采用6组加权系数矢量即可在9... 提出了一种计算方法简单、计算量小、所需存储量小的近场聚焦多波束形成的高速FPGA实现方法,用于成像声纳中高精度、高覆盖、高波束数的多波束形成。本方法基于180阵元均匀半圆阵,通过阵元等效弦的转动,仅采用6组加权系数矢量即可在90°范围内产生540个波束,使存储量降低了两个数量级,从而有效降低对硬件存储资源的要求。该系统工作在270MHz,通过乒乓操作实现数据不间断的输入/输出,从而提高速度;通过多通道多系数复用乘法器和流水并行技术,仅采用24个乘法器完成了540个波束的实时产生,实现了8190倍复用。 展开更多
关键词 成像声纳 多波束形成 近场聚焦 FPGA时分复用
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基于圆阵的超波束技术 预览
18
作者 徐伟东 章新华 +2 位作者 周敏 郑文强 李澍 《舰船科学技术》 北大核心 2014年第10期96-100,共5页
圆阵是现代探测系统中最常见的设计之一,它被广泛的应用于雷达、通信、声呐等领域。提高圆阵的方位分辨率和对弱目标的检测能力是目前的研究热点。超波束算法(HBF)是一种基于CBF算法和分裂波束理论的信号处理算法,它可以有效抑制旁瓣... 圆阵是现代探测系统中最常见的设计之一,它被广泛的应用于雷达、通信、声呐等领域。提高圆阵的方位分辨率和对弱目标的检测能力是目前的研究热点。超波束算法(HBF)是一种基于CBF算法和分裂波束理论的信号处理算法,它可以有效抑制旁瓣,减小波束宽度。本文将HBF算法应用到圆阵信号处理之中,并与CBF算法相对比。分析仿真结果发现,HBF算法可以有效提高圆阵的方位分辨率和对弱目标的探测能力,并且超波束指数对这种能力产生了影响。 展开更多
关键词 超波束 方位分辨率 弱目标探测
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基于压缩感知的圆阵自适应数字波束形成算法 预览 被引量:3
19
作者 王建 盛卫星 +1 位作者 韩玉兵 马晓峰 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期455-461,共7页
根据目标在空间的稀疏性,在圆形面阵的接收端,提出了一种基于压缩感知的自适应数字波束形成算法.该算法在不改变波束性能与天线口径的前提下,可以大大减少实际的阵元数目,是一种新的稀布阵方法.在阵元稀布的情况下,根据压缩感知的压缩... 根据目标在空间的稀疏性,在圆形面阵的接收端,提出了一种基于压缩感知的自适应数字波束形成算法.该算法在不改变波束性能与天线口径的前提下,可以大大减少实际的阵元数目,是一种新的稀布阵方法.在阵元稀布的情况下,根据压缩感知的压缩采样理论,先用重构算法恢复缺失通道的回波信息,然后利用恢复得到的信号计算自适应权系数,得到理想的自适应数字波束方向图.不同信噪比和干噪比情况下的仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 压缩感知 数字波束形成 稀布 正交匹配追踪算法
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基于圆阵声源定位的目标上下界判定方法 预览
20
作者 马锐 张自嘉 王远大 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第9期102-105,共4页
通过圆形阵列和波束形成可以实现对声源目标的定位,在近距离的噪声声源定位中,声源的方位角和俯仰角范围分别为0~360°和0~90°,但通过波束形成计算方位角时,只能给出半个空间0~180°内的目标方位角,当目标出现在... 通过圆形阵列和波束形成可以实现对声源目标的定位,在近距离的噪声声源定位中,声源的方位角和俯仰角范围分别为0~360°和0~90°,但通过波束形成计算方位角时,只能给出半个空间0~180°内的目标方位角,当目标出现在180°~360°时,采用原有的公式和阵列顺序,计算出的功率谱是杂乱的,无法直接给出,需要通过对阵列数据进行旋转并二次计算才能得到方位角,显著增加运算时间。通过研究,提出了互相关测量法,初步判断声源所在方位,再通过波束形成算法计算出方位角,可以减小运算量,约降低1/3的计算时间。 展开更多
关键词 声源定位 互相关测量 波束形成
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