一、任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法(论文文献综述)
张立文[1](2017)在《水声环境中宽带波束形成及方位估计研究》文中指出波束形成和波达方向估计(DOA)是水声阵列信号处理的重要研究内容,尤其在水下目标检测识别和参数估计上的作用更加突出。并且,宽带信号相较于窄带信号能够携带更多的目标信息以及抗干扰能力强,所以宽带波束形成和宽带DOA估计具有十分重要的研究意义。针对水声信号频率较低、频带较宽、传播速度较慢,以及海洋环境较为复杂多变的特点,本文主要对恒定束宽的宽带波束形成算法和基于投影子空间正交性测试(TOPS)的宽带DOA估计算法展开研究。论文主要工作有:1、简要概述了阵列信号处理的信号模型,分析了经典窄带波束形成算法,并结合仿真结果讨论了各种算法的优缺点;研究了宽带波束形成频域实现和时域实现的不同,重点分析恒定束宽问题,研究并仿真实现了聚焦变换算法和Bessel函数算法;2、根据响应偏差概念,将宽带信号不同频率处的主瓣响应与参考频率处的主瓣响应进行逼近,并结合零点约束和旁瓣约束条件,提出一种实现简单的恒定束宽波束形成算法,通过与另外两种算法的仿真对比,验证了算法有效性;3、研究了宽带DOA估计的子空间类算法,即非相干信号子空间法(ISM)和相干信号子空间法(CSM),分析了CSM算法中两种构建聚焦矩阵的方法;并对所述算法做了仿真实验,分别讨论了算法性能;4、介绍了TOPS算法的基本原理,针对算法容易出现伪峰的缺点,提出一种改进算法,能够很好的抑制伪峰;并在此基础上,结合波束空间预处理方法,提出进一步改进算法,能够在抑制波束指向范围内出现伪峰的同时,降低算法计算量、提高分辨概率;通过仿真实验以及水声实测数据处理结果,证实算法具有较好的估计性能。
黄聪[2](2015)在《基于二阶锥规划的波束优化技术及其应用研究》文中指出波束形成作为现代声呐阵列信号处理的关键技术之一,主要应用包括目标的方位估计和信号的有效接收。如何根据实际的工程需求对波束的各项性能指标进行综合优化,从而提高声呐阵列对水下目标定位和检测的能力,一直是阵列信号处理的主要任务之一。二阶锥规划的引入给波束优化技术带来了新的契机。本文详细研究了基于二阶锥规划的波束优化技术,并对目标方位估计的波束优化、目标二维声成像的波束优化、恒定束宽的波束优化进行了理论研究和试验验证。具体内容包括:1.研究了波束形成的原理以及波束形成的时域和频域实现方式,描述了波束形成波束图和方位谱之间的联系。通过对波束图各项性能指标的设计,给出了数据独立的波束设计数学表达式,并利用二阶锥规划计算出波束优化的最优权值。通过构造不同的优化准则,设计出可以兼顾主瓣精度、旁瓣级、零陷深度和稳健性等多个性能指标的优化波束,且对阵列的形状无要求,适用于任意形状的阵列。但是由于设计的优化权值完全依赖于阵列流形,在阵列流形发生偏差时,波束优化的性能下降,需要对阵列流形进行校正或采用对阵列误差较宽容的稳健波束优化算法。2.基于波形分集的集中式MIMO虚拟阵列技术可以在节省阵元的前提下,提高方位估计的分辨力。为了提高系统的性能,同样需要对虚拟阵列进行波束优化。针对双基地MIMO声呐无法直接利用虚拟阵列技术的缺陷,本文结合双基地目标定位解算,将双基地MIMO声呐的二维合成方向矢量转化为随目标位置变化的一维虚拟阵列的阵列流形,保留了虚拟阵列技术提高目标分辨力的优势。研究了双基地MIMO虚拟阵列的波束图与接收波束图和发射波束图的关系。讨论了由于波束图在角度域之间的映射是非线性的,导致合成的虚拟阵列波束性能严重下降的问题,并提出了一种基于二阶锥规划的抗阵列流形失配稳健波束优化算法,在兼顾固定方向上相干干扰抑制和旁瓣控制的同时,提高了波束优化算法对阵列流形失配的宽容性,并进行了水池试验验证。3.由于二维声成像要求同时具有距离和角度的分辨能力,需要在时域上进行滑动窗的信号截取。而常规的滑窗过程导致阵列接收信号矢量与阵列流形失配,波束优化的性能下降。针对二维声成像的常规滑动窗无法在满足距离分辨力的同时,保证波束优化性能的缺陷,本文给出一种改进的固定距离滑窗模型,通过仿真模拟出不同距离上的滑窗过程,将窗内截取的理论阵列的接收信号矢量代替阵列流形来进行基于二阶锥规划的权值设计。以牺牲部分的距离分辨性能为代价,保证了波束优化的性能。同时研究了相干干扰情况下的二维声成像优化技术,通过波束优化设计干扰位置处的零陷,实现了图像域的相干干扰抑制,并分别进行了基于相干干扰抑制的相干声源与运动目标的二维声成像水池试验。4.为了获得高精度的时域波束输出信号,同时克服常规波束形成接收偏离主轴方向信号失真的缺陷,研究了基于FIR滤波器的恒定束宽时域波束形成。通过二阶锥规划设计出恒定束宽的优化波束,并利用FIR滤波器在时域上实现阵列单路信号每个频点的复数加权。针对FIR滤波器系数的分步设计法无法满足波束零陷设计和旁瓣约束精度的缺陷,给出了一种全局约束的设计方法,实现了相干干扰抑制的恒定束宽FIR时域波束形成。利用脉冲对信号的测频原理,通过恒定束宽波束输出的运动目标回波进行多普勒频偏的估计。通过仿真和试验验证了基于波束零陷设计的时域FIR恒定束宽波束形成,能够在抑制固定方向相干干扰的同时获得高精度的宽带时域信号,从而实现波形参数的估计。
徐林[3](2015)在《宽带波束形成算法研究》文中提出自适应波束形成技术在雷达、声呐、通信等领域有着广泛的应用,它是阵列信号处理技术的一个重要分支。宽带信号具有携带信息量大,混响背景相关性弱的优势,所以宽带波束形成逐渐成为阵列信号处理领域研究的热点。本文在经典窄带波束形成算法的基础上,对时域和频域宽带波束形成进行了深入的研究。重点研究了恒定束宽、零陷展宽及最差情况下性能优化等关系到算法稳健性的问题。论文主要工作包括:1.研究了经典的窄带波束形成算法。从窄带过渡到宽带,分析了时域宽带波束形成和频域宽带波束形成的优缺点。针对宽带波束形成中的恒定束宽问题,结合现有聚焦变换法和Bessel核函数分解法进行了仿真分析。2.在SDL阵列结构上,引入SRV约束将各子带在波束主瓣的响应逼近参考频率在波束主瓣的响应,实现了恒定束宽。在此基础上,针对抑制快速运动的干扰信号问题,提出了利用SRV约束实现零陷展宽的CBNB算法。3.考虑到估计的信号波达方向与实际信号波达方向的误差,引入椭球不定集,将DOA失配情况下的期望信号最优接收转化成了凸优化问题求解。仿真结果表明,算法在应对DOA失配方面具有很好的稳健性。
商飞[4](2014)在《时域宽带恒定束宽波束形成方法研究》文中认为随着阵列信号处理的日益发展,其在现代信号处理的地位也越加显着,并在诸多领域,如:雷达、通信、射电天文以及医学诊断等得到了广泛应用。通过对传感器阵列赋以不同的系数获得最优的输出性能是自适应波束形成的目标,也是阵列信号处理的重要组成部分之一。宽带信号带宽足够大能够传输很大的信息量,并且混响背景相关性弱不容易受到信道传输过程的影响,在目标的检测、参数估计和目标特征的提取这些方面上更具有优势,然而传统的宽带信号波束形成设计中会因为带宽内子带频率的不同导致入射信号来波方向在波束主瓣宽度内的其他方向上时出现失真,在实际应用中无法满足频率上恒定束宽,这会导致算法性能的下降。因此,宽带恒定束宽波束形成算法具有很大的实际意义。并且当期望宽带信号和干扰信号共同在远场平面入射时,如何抑制干扰信号和噪声信号的影响也是恒定束宽波束形成中的一个重要问题。本文对恒定束宽波束形成算法的实现和波束图中干扰方向上的零陷形成进行了深入研究。首先,在聚焦变换思路下把宽带信号划分后的不同频率子带上的数据通过聚焦变换矩阵聚焦到一个参考频率上,推导了宽带信号各个子带频域数据的输出矩阵形式和RSS方法下的聚焦变换矩阵表达式,之后通过MVDR波束形成方法设计得到频率不变恒定束宽并且具有很好零陷区域的波束形成器。其次,利用SRV约束实现恒定束宽最低旁瓣波束形成,然后在满足期望信号指定来波方向上波束输出增益最大和干扰信号来波方向零陷抑制的条件下,分析宽带恒定束宽波束形成中最佳权矢量的设定,得出了满足设计需求的SRV约束下恒定束宽MVDR最低旁瓣波束形成,并对其进行改进得到新算法,仿真证明改进后的方法在小采样数和较高输入SNR的情况下具有更好的输出性能。再次,重点研究了最差环境下波束形成算法,详细推导了波束形成算法的形成过程,引入椭球体约束集实现对任意方向向量失配的信号的无失真接收并将优化问题化简成为凸优化问题,采用内点法求取最优的权重向量。最后,将该波束形成算法用于宽带恒定束宽波束形成算法中,提出了导向向量失配下恒定束宽波束形成算法,经过仿真研究,验证了该算法对小采样样本引起的采样自相关矩阵误差以及方向向量失配都具有很好的鲁棒性,并且可以实现带宽上恒定束宽,在干扰信号来波方向上形成较大的零陷深度,波束形成系统有很好的输出性能。
汪婉秋[5](2013)在《SDL宽带恒定束宽波束形成研究》文中研究指明随着宽带信号处理技术的不断发展,宽带波束形成技术在雷达、通信、声纳等领域的应用也越来越广泛。当宽带信号沿着波束非主轴方向入射时,阵列输出的高频能量将存在部分损失,导致输出波形发生畸变。为此,本文基于阵元延迟线(Sensor Delay Lines, SDL)阵列模型,主要研究低复杂度的宽带恒定束宽波束旁瓣控制及干扰抑制、宽带线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance, LCMV)波束形成器的约束矩阵设计、基于波束空间的宽带自适应恒定束宽波束形成,以及存在期望信号指向误差时稳健宽带恒定束宽波束形成等问题。主要工作及研究成果如下:1、针对宽带恒定束宽波束旁瓣控制及干扰抑制问题,提出一种基于离散SRV(spatialresponse variation)的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先对SRV进行离散化处理,然后从波束图优化的角度,在保证期望信号无失真的同时,对期望方向逼近精度、旁瓣级、主瓣宽度、SRV等进行优化约束,分别建立波束旁瓣控制和干扰抑制的数学优化模型,最后将其转化为二阶锥规划问题进行求解,实现宽带波束形成。仿真实验表明,该算法恒定束宽性能较好,旁瓣整体较低,在干扰方向形成了深零陷,且计算复杂度较低。2、针对期望信号非水平入射时传统宽带LCMV算法的约束矩阵设计复杂等问题,提出一种新的宽带LCMV算法。该算法以实现恒定束宽为出发点,将一组关于不同频点的约束条件整合为关于某一参考频点的约束条件,从而有效地简化传统LCMV算法的约束条件集合,并推导出最优权系数的解析表达式。仿真实验表明,该算法约束矩阵设计简单,有效实现了宽带恒定束宽波束形成。3、针对宽带自适应波束形成权系数更新慢等问题,提出一种基于波束空间的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。该算法首先采用约束优化的方式,实现各波束域内波束的频率不变;然后结合波束空间思想,将宽带波束形成从传统的阵元域转入波束域进行处理;最后将各波束域输出连接唯一权系数,以减少自适应波束形成的权系数,利用归一化最小均方算法对各波束域输出进行滤波处理,实现宽带自适应波束形成。仿真实验表明,该算法的自适应过程收敛速度较快,且具有较好的恒定束宽特性。4、针对期望信号存在指向误差时宽带波束形成性能下降等问题,提出一种基于概率约束的稳健宽带波束形成算法。该算法分别在期望信号导向矢量高斯失配和非高斯失配的情况下,利用其概率特性设置一组约束优化条件,同时对权矢量施加模约束,并通过约束阵列响应波动程度来降低优化算法的计算复杂度;最后讨论了周期采样点数、信噪比和各约束参数对阵列波束方向图及输出信干噪比的影响。在相同实验条件下,该算法较对角加载和最差性能最优算法有更好的稳健性和更高的输出信干噪比,同时其计算复杂度低且具有良好的恒定束宽性能。
张秉致[6](2013)在《基于VFD的宽带波束形成算法及其在C6748上的实现》文中提出宽带信号与窄带信号相比,可以携带更多的目标信息,并且因其具有较弱的混响背景相关性,在水声环境中,对于目标的检测和特征提取以及参量估计十分有利,对探测距离的提升也有很大帮助。为改善声纳系统的分辨率和探测精度,尤其是精确探测微小型目标的能力,展开相关宽带信号处理技术,特别是宽带波束形成技术的研究,有着重要的理论意义和实用价值。本论文的主要研究内容包括:一、研究了基于分数时延的经典时域宽带波束形成技术的原理及其实现结构,介绍了三种设计分数时延滤波器的方法,并进行了计算机仿真,对各种设计方法的性能、复杂度、稳定性以及平坦度等特点进行了分析与比较。二、讨论了频域恒定束宽波束形成技术的原理与实现方法。详细研究讨论了若干种可应用于线列阵或任意阵元排列结构的频域恒定束宽加权系数的计算方法,仿真验证了这些方法的正确性,并分析其性能。研究分析了实现时域恒定束宽波束形成的原理与方法,并给出了相应的FIR滤波器的设计优化准则。三、介绍了一种基于Farrow结构的VFD FIR滤波器的设计方法,并结合VFDFIR滤波器提出了一种新的时域恒定束宽波束形成方法。基于Farrow结构设计的分数时延滤波器可以根据不同的时延条件自适应地快速调整滤波器的系数,将其与时域恒定束宽的幅度补偿滤波器结合应用于波束形成器中,简化了运算量,节省了存储空间。提高了设备信号处理的实时性与便捷性。四、基于现有的网位仪声纳系统,采用TI公司的TMS320C6748DSP信号处理平台进行算法仿真,用C++编程语言编写了基于C6748的宽带波束形成算法代码,在DSP上进行了实现,并分析讨论了达到信号实时处理目标的软、硬件实现方案。
杨冬[7](2012)在《近场波束形成算法及其应用研究》文中研究表明阵列信号处理系统广泛地应用于声纳、航天和雷达等领域,它包括两个核心技术:信源参数估计和波束形成。现有的阵列处理系统大多都是建立在远场假设的条件下,但是阵列的远场平面波模型只有在目标处于阵列远场区时才是合理的。当目标处于阵列近场区时,远场的平面波模型不再成立。如果继续采用远场的假设进行信号处理,势必带来处理效果的下降甚至失效。本文以近场球面波模型为基础进行近场阵列信号处理相关研究,重点分析和研究了以下几个方面的内容:(1)研究了近场阵列信号处理模型,首先以阵列球面波模型为基础,推导了近场阵列响应矩阵,并与远场阵列响应矩阵进行了对比。其次,研究了近场自适应波束形成算法,以LMS算法为例进行实验仿真,实现了对同一方向上不同距离的两个信号的分离。(2)研究了近场窄带波束形成算法,包括近场常规波束形成算法(加权延时求和)和近场约束最优化波束形成算法。其中,针对相控阵波束形成系统控制复杂、成本高的缺陷,提出了一种简便的基于幅度加权的近场波束形成算法;研究了窄带条件下的阵列近场空间能量分布问题,推导了阵列近场范围内任意点处的功率密度分布函数。(3)研究了近场宽带恒定束宽波束形成算法,主要包括基于远-近场转换和虚拟变换的近场宽带波束形成算法,提出了一种基于窗函数法的近场二维恒定束宽波束形成算法。(4)研究了近场宽带源定位问题,分析了目前常见近场宽带源定位算法的优缺点,提出了一种基于子空间夹角理论的近场宽带信号定位算法,避免了信源位置预估、宽带聚焦等处理过程。本文对近场模型下的波束形成和宽带源定位问题进行了分析和研究,通过计算和仿真实验得出一些具有指导意义的结论,为近场阵列信号处理研究提供一定的参考。
卓光宇[8](2010)在《宽带恒定束宽波束形成算法及其实现》文中认为宽带数字阵列雷达是一种发射与接收波束均采用宽带数字波束形成技术的全数字阵列扫描雷达,它具有良好的数字处理灵活性,拥有许多传统相控阵雷达所不具备的优良性能。本文结合工程的实际需求,对宽带恒定束宽波束形成的算法进行研究,并详细讨论了宽带数字阵列雷达中数字波束形成系统的工程实现问题。本文首先介绍了阵列信号的数学模型,并通过仿真实验分析了LCMV-SMI窄带自适应波束形成器的性能。接着,本文系统地对宽带波束形成器在频域和时域上的实现结构及其特点进行分析,并对基于子带划分的宽带恒定束宽波束形成方法进行研究。该方法通过二阶锥规划设计各个子带中心频率点上的恒定束宽加权矢量,而后针对每个阵元设计相应的FIR滤波器拟合这些频率点上的恒定束宽加权矢量来实现FIR宽带波束形成器的设计。最后本文还详细讨论了基于RocketIO GTP的高速串行通信系统、窄带自适应多波束形成器以及基于FIR滤波器的宽带恒定束宽波束形成器的工程实现方法。
张灵珠[9](2009)在《宽带数字波束形成及测向算法研究》文中指出宽带信号具有目标回波携带的信息量大、混响背景相关性弱,有利于目标检测、参数估计和目标特征提取等特点,在雷达、声纳以及通信等应用领域,受到越来越多的关注,目前宽带信号的阵处理已经成为阵列信号处理研究的重要方向和热点问题。本文首先建立了宽带信号的阵列接收模型,并且给出了宽带信号方位估计的克拉美—罗限,为宽带信号的高分辨测向的理论研究和性能评价提供了依据。讨论了恒定束宽的两种算法,分别是空间重采样法和基于多项式展开法,基于多项式展开法可以推广到任意阵列,并且对宽带波束形成的频域和时域实现方法进行比较,提出了二者各自的适用场合。研究了恒定束宽波束域高分辨方位估计的理论和方法,在分析恒定束宽波束域噪声特性的基础上,改进了一种恒定束宽波束域加权子空间方位估计方法,该方法综合应用特征值和特征向量有效的表示了噪声子空间,抑制了宽带波束域非白噪声的影响,改善了宽带波束域高分辨方位估计方法的性能。最后基于平台项目给出了一种适合于在实际工程中应用的简化权系数多波束比幅测向算法,并针对FPGA系统对各参数进行设定,为硬件实现作好了前期准备工作。
白梅[10](2008)在《宽带恒定束宽波束形成方法研究》文中提出由于宽带信号具有携带的目标信息量大、混响背景相关性弱、有利于目标检测及参数估计与目标特征提取等诸多优点,这使得宽带信号处理已成为信号处理领域中重要研究方向和研究热点。本论文针对宽带阵列信号处理问题,在详细讨论了窄带波束形成及优化基础上,深入地研究了宽带信号的频域和时域恒定束宽波束形成方法,其中着重讨论了时域恒定束宽波束形成。本文主要研究工作包括:1、研究了常见的窄带波束形成算法原理及各算法的收敛稳健性能,总结出可根据输入信噪比,采用不同波束形成算法。针对任意结构和阵元指向性阵列,研究了自适应波束优化设计方法。2、系统地分析了各种宽带波束形成方法的结构和特点,利用仿真实验说明了当信号从主瓣区域内非波束指向方向入射时,经典时域宽带波束形成器的宽带信号时域输出存在失真。并研究了基于二阶锥规划的FIR(Finite Impulse Response:FIR)数字滤波器的设计原理,仿真设计了一个精确时延FIR滤波器。3、讨论了频域恒定束宽波束形成器设计方法。详细研究了线列阵和任意结构阵列的频域宽带恒定束宽波束的设计方法,并仿真验证了方法的正确性。4、深入研究了基于子带划分的时域恒定束宽波束形成设计方法。该方法通过二阶锥规划方法设计各子带中心频率上的恒定束宽加权,并利用FIR滤波器拟和这些频率上的恒定束宽加权来实现时域恒定束宽波束形成器的设计。以阵元具有方向性的均匀离散圆弧阵为例,设计了具有低旁瓣特征的时域恒定束宽波束形成器,并用线形调频信号测试此波束形成器,验证了该方法的有效性。5、研究分析了通过直接设计FIR滤波器组来实现时域恒定束宽波束形成器的方法。以设计均匀离散圆弧阵的宽带恒定束宽波束形成为例,采用两类优化方法进行仿真,并对仿真结果进行了比较。仿真结果说明采用第二类方法,即要求波束在主瓣区域最佳地逼近期望波束而在旁瓣区域小于一给定值时,得到的波束能更好地满足设计要求。
二、任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法(论文提纲范文)
(1)水声环境中宽带波束形成及方位估计研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 宽带波束形成及DOA估计研究历史和现状 |
1.2.1 宽带波束形成技术 |
1.2.2 宽带DOA估计技术 |
1.3 本文主要工作和章节安排 |
第二章 波束形成基础 |
2.1 阵列信号模型 |
2.1.1 窄带信号模型 |
2.1.2 宽带信号模型 |
2.2 窄带波束形成算法 |
2.2.1 波束形成原理 |
2.2.2 MVDR波束形成 |
2.2.3 LCMV波束形成 |
2.2.4 SMI波束形成 |
2.2.5 LSMI波束形成 |
2.3 仿真分析 |
2.3.1 MVDR波束形成算法仿真 |
2.3.2 LCMV波束形成算法仿真 |
2.3.3 SMI波束形成算法仿真 |
2.3.4 LSMI波束形成算法仿真 |
2.4 本章小结 |
第三章 宽带波束形成 |
3.1 宽带波束形成的实现方法 |
3.1.1 频域宽带波束形成 |
3.1.2 经典时域宽带波束形成 |
3.2 宽带恒定束宽波束形成 |
3.2.1 恒定束宽波束形成 |
3.2.2 聚焦变换恒定束宽波束形成 |
3.2.3 Bessel函数恒定束宽波束形成 |
3.2.4 仿真分析 |
3.3 基于RV约束的恒定束宽波束形成 |
3.3.1 RV约束 |
3.3.2 算法设计原理 |
3.3.3 仿真分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 宽带信号DOA估计 |
4.1 MUSIC算法 |
4.1.1 算法原理 |
4.1.2 仿真分析 |
4.2 ISM算法 |
4.2.1 算法原理 |
4.2.2 仿真分析 |
4.3 CSM算法 |
4.3.1 算法原理 |
4.3.2 仿真分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于TOPS的宽带DOA估计 |
5.1 TOPS算法 |
5.2 改进TOPS算法 |
5.2.1 抑制伪峰处理 |
5.2.2 波束空间处理 |
5.2.3 拓展TOPS处理 |
5.3 实验结果分析 |
5.3.1 仿真分析 |
5.3.2 水声实测数据分析 |
5.4 本章小结 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
附录A 英文缩写对照表 |
(2)基于二阶锥规划的波束优化技术及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 研究历史及现状 |
1.2.1 阵列信号处理以及波束优化设计 |
1.2.2 MIMO声呐及其波束优化技术 |
1.2.3 时域恒定束宽波束优化 |
1.3 论文主要内容 |
第2章 确知阵形的波束优化技术 |
2.1 引言 |
2.2 波束形成的基本原理 |
2.2.1 声呐阵列的数学模型 |
2.2.2 波束形成器的实现 |
2.2.3 波束图和方位谱 |
2.3 波束优化的综合设计 |
2.3.1 基于数据统计的波束优化设计 |
2.3.2 基于数据独立的波束优化设计 |
2.3.3 基于二阶锥规划的波束优化设计 |
2.4 波束优化的计算机仿真 |
2.4.1 旁瓣控制的波束优化 |
2.4.2 零陷控制的波束优化 |
2.4.3 恒定束宽的波束优化 |
2.4.4 权值范数控制的波束优化 |
2.5 本章小结 |
第3章 双基地MIMO方位估计中的波束优化技术 |
3.1 引言 |
3.2 基于波形分集的MIMO声纳基本原理 |
3.2.1 MIMO声呐的信号模型 |
3.2.2 单基地MIMO声呐的虚拟阵列 |
3.3 双基地MIMO声呐系统 |
3.3.1 合成方向矢量的降维 |
3.3.2 虚拟阵列的波束图 |
3.4 双基地MIMO虚拟阵列的波束优化 |
3.4.1 抗阵列流形失配的低旁瓣波束优化 |
3.4.2 双基地MIMO虚拟阵的波束优化 |
3.5 相干干扰下的双基地MIMO声纳方位谱优化 |
3.6 试验验证 |
3.6.1 正交编码信号的设计 |
3.6.2 水池数据处理结果 |
3.7 本章小结 |
第4章 频域二维声成像中的波束优化技术 |
4.1 引言 |
4.2 圆弧阵频域宽带二维声成像技术 |
4.2.1 频域宽带二维成像算法流程 |
4.2.2 计算机仿真 |
4.3 相干干扰下二维声图像的波束优化 |
4.3.1 滑动窗对波束优化方位谱的影响 |
4.3.2 改进滑动窗方式的波束优化 |
4.3.3 二维声图像优化计算机仿真 |
4.4 试验验证 |
4.4.1 相干声源的二维声成像干扰抑制 |
4.4.2 运动目标的二维声成像干扰抑制 |
4.5 本章小结 |
第5章 时域恒定束宽波束优化技术 |
5.1 引言 |
5.2 小数时延FIR滤波器设计 |
5.3 恒定束宽的FIR时域波束形成 |
5.3.1 基于FFT的FIR波束形成 |
5.3.2 基于二阶锥规划的滤波器分布设计法 |
5.3.3 基于二阶锥规划的滤波器全局约束法 |
5.3.4 抗阵列流形失配的恒定束宽波束优化 |
5.4 基于时域恒定束宽的多普勒频偏估计 |
5.4.1 脉冲对信号多普勒频偏估计的原理 |
5.4.2 计算机仿真 |
5.5 试验验证 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(3)宽带波束形成算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文的主要工作和章节安排 |
第2章 波束形成基础理论 |
2.1 阵列信号模型 |
2.1.1 窄带信号模型 |
2.1.2 宽带信号模型 |
2.2 阵列结构 |
2.2.1 均匀线阵 |
2.2.2 均匀圆阵 |
2.3 窄带波束形成算法 |
2.3.1 LCMV波束形成算法 |
2.3.2 SMI波束形成算法 |
2.3.3 LSMI波束形成算法 |
2.3.4 ESB波束形成算法 |
2.4 窄带波束形成算法仿真分析 |
2.4.1 LCMV波束形成算法仿真 |
2.4.2 SMI波束形成算法仿真 |
2.4.3 LSMI波束形成算法仿真 |
2.4.4 ESB波束形成算法仿真 |
2.5 本章小结 |
第3章 宽带波束形成算法研究 |
3.1 引言 |
3.2 频域宽带波束形成 |
3.3 经典时域宽带波束形成 |
3.4 宽带恒定束宽波束形成 |
3.4.1 宽带聚焦恒定束宽波束形成算法 |
3.4.2 Bessel函数分解恒定束宽波束形成算法 |
3.5 计算机仿真分析 |
3.5.1 宽带聚焦波束形成算法的仿真 |
3.5.2 Bessel函数波束形成算法的仿真 |
3.6 本章小结 |
第4章 恒定束宽下的零陷展宽波束形成算法 |
4.1 引言 |
4.2 基于SDL阵列的恒定束宽波束形成 |
4.2.1 SDL阵列结构简介 |
4.2.2 二阶锥规划问题简介 |
4.2.3 基于SRV约束的恒定束宽波束形成算法 |
4.3 抑制干扰的恒定束宽波束形成算法 |
4.4 计算机仿真分析 |
4.4.1 仿真条件 |
4.4.2 仿真结果分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 最坏情况下恒定束宽波束形成算法 |
5.1 引言 |
5.2 最坏情况下恒定束宽波束形成算法 |
5.2.1 算法提出 |
5.2.2 算法求解 |
5.3 计算机仿真分析 |
5.3.1 DOA无偏差情况下算法性能仿真 |
5.3.2 DOA有偏差情况下算法性能仿真 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(4)时域宽带恒定束宽波束形成方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 恒定束宽波束形成方法的国内外研究现状 |
1.2.1 频域实现宽带恒定束宽波束形成 |
1.2.2 时域实现宽带恒定束宽波束形成 |
1.3 本文的主要工作 |
第2章 窄带阵列信号模型及波束形成 |
2.1 窄带阵列信号模型 |
2.1.1 平面二维阵列信号模型 |
2.1.2 空间三维阵列信号模型 |
2.2 噪声统计模型 |
2.3 常用的两种阵列结构 |
2.3.1 均匀线性阵 |
2.3.2 均匀圆阵 |
2.4 常见的窄带波束形成方法 |
2.4.1 窄带波束形成原理 |
2.4.2 MVDR波束形成 |
2.4.3 SMI自适应波束形成 |
2.4.4 对角加载LSMI算法 |
2.5 小结 |
第3章 宽带信号模型及宽带波束形成 |
3.1 宽带阵列信号模型 |
3.2 频域宽带波束形成 |
3.3 经典的时域宽带波束形成 |
3.4 时域宽带恒定束宽波束形成 |
3.5 宽带聚焦恒定束宽MVDR波束形成 |
3.5.1 宽带聚焦波束形成 |
3.5.2 宽带聚焦恒定束宽MVDR波束形成 |
3.5.3 仿真研究 |
3.6 小结 |
第4章 SRV约束下恒定束宽MVDR波束形成 |
4.1 SDL波束形成器 |
4.2 恒定束宽最低旁瓣波束形成 |
4.3 SRV约束下恒定束宽MVDR波束形成及改进 |
4.4 仿真分析 |
4.5 小结 |
第5章 导向向量失配下恒定束宽波束形成 |
5.1 最差环境下波束形成 |
5.2 导向向量失配下恒定束宽波束形成 |
5.2.1 算法推导 |
5.2.2 二阶锥规划求解 |
5.3 仿真分析 |
5.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的研究成果 |
致谢 |
(5)SDL宽带恒定束宽波束形成研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
图录 |
表录 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及其意义 |
1.2 研究现状分析 |
1.2.1 频域宽带恒定束宽波束形成的研究现状 |
1.2.2 时域宽带恒定束宽波束形成的研究现状 |
1.2.3 基于阵元延迟线(SDL)的宽带恒定束宽波束形成的研究现状 |
1.2.4 稳健宽带波束形成的研究现状 |
1.3 论文主要内容及章节安排 |
第二章 波束形成基础 |
2.1 引言 |
2.2 阵列信号模型 |
2.3 窄带波束形成 |
2.3.1 波束形成原理 |
2.3.2 常规波束形成算法 |
2.3.3 稳健的波束形成算法 |
2.4 宽带波束形成 |
2.4.1 频域宽带波束形成 |
2.4.2 时域宽带波束形成 |
2.4.3 SDL 宽带波束形成 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于离散 SRV 约束的宽带恒定束宽波束形成 |
3.1 引言 |
3.2 空间响应变化(SRV) |
3.3 基于离散 SRV 的波束旁瓣控制及干扰抑制算法 |
3.3.1 约束条件 |
3.3.2 优化模型 |
3.3.3 算法的求解 |
3.3.4 仿真实验及性能分析 |
3.4 一种新的宽带 LCMV 算法 |
3.4.1 算法原理 |
3.4.2 仿真实验及性能分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于波束空间的宽带自适应恒定束宽波束形成 |
4.1 引言 |
4.2 波束空间处理 |
4.2.1 满维波束空间 |
4.2.2 降维波束空间 |
4.2.3 波束空间波束形成器 |
4.3 基于波束空间的宽带自适应恒定束宽波束形成 |
4.3.1 算法原理 |
4.3.2 与广义旁瓣对消器(GSC)的关系 |
4.4 仿真实验及性能分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 稳健的宽带恒定束宽波束形成 |
5.1 引言 |
5.2 基于最差性能最优准则的稳健算法 |
5.2.1 算法原理 |
5.2.2 计算复杂度分析 |
5.2.3 算法仿真 |
5.3 基于概率约束的稳健算法 |
5.3.1 导向矢量误差高斯分布 |
5.3.2 导向矢量误差非高斯分布 |
5.3.3 计算复杂度分析 |
5.3.4 仿真实验及性能分析 |
5.4 本章小结 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作 |
(6)基于VFD的宽带波束形成算法及其在C6748上的实现(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 宽带信号波束形成技术研究概况 |
1.2.1 分数时延技术发展历史与现状 |
1.2.2 恒定束宽波束形成技术发展历史与现状 |
1.3 本文主要研究内容及结构安排 |
第2章 分数时延技术原理与应用 |
2.1 分数时延技术方案选择 |
2.1.1 数字时域内插技术 |
2.1.2 频域相位加权技术 |
2.1.3 分数时延滤波器(FD FIR)技术 |
2.2 分数时延滤波器设计 |
2.2.1 sinc 函数加窗法 |
2.2.2 时域 Lagrange 插值法 |
2.3 分数时延滤波器的性能分析 |
2.3.1 sinc 函数加窗法仿真 |
2.3.2 时域 Lagrange 值法仿真 |
2.4 基于 FD FIR 滤波器的宽带波束形成器 |
2.4.1 基于 FD FIR 滤波器的宽带波束形成结构 |
2.4.2 仿真分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 频域恒定束宽波束形成 |
3.1 频域恒定束宽原理与实现结构 |
3.2 线列阵频域恒定束波束形成方法 |
3.2.1 Chebyshev 加权迭代法 |
3.2.2 空间重采样法 |
3.2.3 窗函数法 |
3.3 任意结构阵列的恒定束宽波束形成方法 |
3.3.1 任意结构阵列的信号模型 |
3.3.2 Bessel 函数法 |
3.3.3 二阶锥规划设计法 |
3.4 本章小结 |
第4章 时域恒定束宽波束形成 |
4.1 时域恒定束宽原理与实现结构 |
4.2 基于二阶锥规划的 FIR 滤波器设计 |
4.2.1 基本原理 |
4.2.2 仿真分析 |
4.3 基于 Farrow 结构的 VFD FIR 滤波器设计 |
4.3.1 Farrow 结构的滤波器设计原理 |
4.3.2 仿真分析 |
4.3.3 与其它 FD FIR 滤波器的比较 |
4.4 结合 VFD FIR 滤波器的恒定束宽波束形成结构 |
4.4.1 基本原理 |
4.4.2 仿真分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 宽带波束形成算法的硬件平台实现 |
5.1 网位仪系统结构 |
5.2 TMS320C6748 芯片简介 |
5.2.1 TMS320C6748 芯片的功能与结构 |
5.2.2 TMS320C6748 的指令系统 |
5.3 DSP 的软件设计和优化 |
5.4 DSP 仿真实验 |
5.4.1 算法 DSP 实现 |
5.4.2 计算周期统计分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(7)近场波束形成算法及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题研究背景及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 本文主要工作 |
第二章 近场阵列信号处理模型 |
2.1 引言 |
2.2 阵列近场信号传播模型 |
2.3 阵列近场响应矩阵 |
2.4 阵列远场响应矩阵 |
2.5 近场自适应波束形成 |
2.5.1 最小均方误差算法 |
2.5.2 递推最小二乘算法 |
2.5.3 卡尔曼滤波算法 |
2.5.4 采样矩阵求逆算法 |
2.6 近场自适应波束形成算法仿真 |
2.7 本章小结 |
第三章 近场窄带波束形成 |
3.1 引言 |
3.2 近场常规波束形成 |
3.3 约束最优化近场波束形成 |
3.3.1 主瓣约束旁瓣最优化波束形成 |
3.3.2 旁瓣约束主瓣最优化波束形成 |
3.4 基于幅度加权的近场波束形成 |
3.5 近场空间任意点功率密度推导 |
3.6 本章小结 |
第四章 近场宽带恒定束宽波束形成 |
4.1 引言 |
4.2 基于远-近场补偿的宽带恒定束宽波束形成 |
4.2.1 远-近场补偿原理 |
4.2.2 仿真实验及分析 |
4.3 基于虚拟变换的近场宽带恒定束宽波束形成 |
4.3.1 近场虚拟变换原理 |
4.3.2 仿真实验及分析 |
4.4 基于窗函数的近场二维恒定束宽波束形成 |
4.4.1 近场二维恒定束宽波束 |
4.4.2 窗函数法设计近场二维恒定束宽波束 |
4.4.3 仿真实验及分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 近场宽带源定位 |
5.1 引言 |
5.2 常见近场宽带源定位算法 |
5.2.1 最大似然法 |
5.2.2 近场子空间算法 |
5.2.3 近场高阶累积量算法 |
5.3 基于子空间夹角的信源定位算法 |
5.3.1 算法原理 |
5.3.2 仿真实验及分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 下一步工作及未来研究方向 |
致谢 |
参考文献 |
攻硕期间的研究成果 |
(8)宽带恒定束宽波束形成算法及其实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究历史与现状 |
1.3 本文的主要工作和内容安排 |
第二章 信号模型及窄带自适应波束形成 |
2.1 阵列信号模型 |
2.1.1 窄带信号模型 |
2.1.2 宽带信号模型 |
2.2 窄带自适应波束形成 |
2.2.1 LCMV 最优波束形成器 |
2.2.2 SMI 自适应算法 |
2.2.3 对角加载 |
2.3 本章小结 |
第三章 宽带数字波束形成 |
3.1 频域DFT 波束形成器 |
3.2 时域FIR 波束形成器 |
3.3 传统时域宽带波束形成器的缺陷 |
3.4 本章小结 |
第四章 宽带恒定束宽波束形成 |
4.1 基于FIR 滤波器组的恒定束宽波束形成器 |
4.2 求取宽带恒定束宽波束加权 |
4.2.1 二阶锥规划的基本原理 |
4.2.2 求取恒定束宽波束加权的二阶锥规划方法 |
4.2.3 仿真研究 |
4.3 FIR 滤波器的设计 |
4.3.1 FIR 滤波器设计的二阶锥规划方法 |
4.3.2 仿真研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 数字波束形成系统的工程实现 |
5.1 数字波束形成系统的硬件平台 |
5.1.1 硬件结构 |
5.1.2 ADSP TigerSHARC-201 处理器简介 |
5.1.3 Xilinx Virtex-5 系列FPGA 简介 |
5.1.4 FPGA 逻辑结构 |
5.2 基于RocketIO GTP 的高速串行通信设计 |
5.3 数字波束形成器设计 |
5.3.1 Xilinx DSP48E 嵌入式乘法器简介 |
5.3.2 窄带多波束形成器FPGA 逻辑设计 |
5.3.3 宽带波束形成器FPGA 逻辑设计 |
5.3.4 求取加权系数的DSP 软件设计 |
5.4 本章小结 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
研究生在读期间的研究成果 |
附录 |
(9)宽带数字波束形成及测向算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题研究背景及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 宽带阵列高分辨参数估计方法的研究现状 |
1.3.2 宽带波束形成算法国内外研究现状 |
1.4 本文主要内容及章节安排 |
第2章 宽带阵列信号处理基础知识 |
2.1 宽带阵列信号模型 |
2.1.1 宽带信号定义及采样 |
2.1.2 接收信号模型 |
2.2 宽带目标方位估计CRB |
2.3 本章小结 |
第3章 宽带恒定束宽波束形成 |
3.1 常规宽带波束形成 |
3.2 宽带恒定束宽波束形成算法 |
3.2.1 空间重采样法 |
3.2.2 基于Jacobi-Anger多项式展开 |
3.2.3 仿真实验 |
3.3 宽带恒定束宽波束器的实现 |
3.3.1 频率域实现方法 |
3.3.2 时间域实现方法 |
3.3.3 仿真实验 |
3.4 中频宽带DBF注入式试验 |
3.5 本章小结 |
第4章 宽带波束域高分辨测向 |
4.1 宽带波束域阵列信号模型 |
4.2 宽带波束域加权子空间方位估计 |
4.3 卫星多波束 |
4.3.1 星多波束天线原理及数学模型 |
4.3.2 赋形算法 |
4.3.3 卫星多波束波束域测向 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于FPGA测向系统的仿真分析 |
5.1 多波束比幅测向 |
5.1.1 基本原理 |
5.1.2 仿真实验 |
5.2 多比特量化 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(10)宽带恒定束宽波束形成方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究历史及发展现状 |
1.3 本文的主要工作 |
第二章 阵列信号模型 |
2.1 窄带信号模型 |
2.2 宽带信号模型 |
2.3 噪声统计模型 |
2.4 接收阵列流形 |
2.4.1 任意几何结构阵列 |
2.4.2 特殊几何结构阵列 |
2.5 本章小结 |
第三章 窄带波束形成及优化设计 |
3.1 窄带波束形成原理 |
3.2 常见窄带波束形成及仿真 |
3.2.1 SMI 直接矩阵求逆 |
3.2.2 对角加载 |
3.2.3 基于特征结构的自适应波束形成 |
3.2.4 计算机仿真结果 |
3.3 窄带波束优化设计 |
3.3.1 任意阵的窄带波束优化设计 |
3.3.2 计算机仿真结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 宽带波束形成 |
4.1 频域宽带波束形成 |
4.2 经典的宽带时域波束形成 |
4.3 改进的宽带时域波束形成 |
4.4 FIR 数字滤波器设计原理 |
4.4.1 二阶锥规划基本原理 |
4.4.2 基于二阶锥规划的FIR 数字滤波器设计原理 |
4.4.3 FIR 数字滤波器设计仿真 |
4.5 本章小结 |
第五章 频域宽带恒定束宽波束形成设计 |
5.1 线列阵宽带恒定束宽波束形成设计 |
5.1.1 连续线阵的宽带波束形成设计 |
5.1.2 线阵灵敏度函数的DFT 插值 |
5.2 任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成设计 |
5.3 恒定束宽波束形成器的设计仿真 |
5.4 本章小结 |
第六章 时域宽带恒定束宽波束形成设计 |
6.1 分子带的时域恒定束宽加权 |
6.1.1 基本原理 |
6.1.2 恒定束宽加权的设计 |
6.2 恒定束宽波束形成的仿真研究 |
6.2.1 设计满足主瓣约束的恒定束宽波束 |
6.2.2 设计满足旁瓣约束的恒定束宽波束 |
6.3 束宽恒定的低旁瓣时域波束形成 |
6.3.1 设计实例 |
6.3.2 仿真实验 |
6.4 直接设计FIR 滤波器组来实现恒定束宽加权 |
6.4.1 最优化问题的设计 |
6.4.2 二阶椎规划的设计 |
6.5 仿真研究 |
6.5.1 第一类方法的设计结果 |
6.5.2 第二类方法的设计结果 |
6.5.3 两类优化方法主瓣区域设计精度的比较 |
6.6 本章小结 |
第七章 全文总结和工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法(论文参考文献)
- [1]水声环境中宽带波束形成及方位估计研究[D]. 张立文. 国防科技大学, 2017(02)
- [2]基于二阶锥规划的波束优化技术及其应用研究[D]. 黄聪. 哈尔滨工程大学, 2015(06)
- [3]宽带波束形成算法研究[D]. 徐林. 哈尔滨工程大学, 2015(06)
- [4]时域宽带恒定束宽波束形成方法研究[D]. 商飞. 哈尔滨工程大学, 2014(03)
- [5]SDL宽带恒定束宽波束形成研究[D]. 汪婉秋. 解放军信息工程大学, 2013(02)
- [6]基于VFD的宽带波束形成算法及其在C6748上的实现[D]. 张秉致. 哈尔滨工程大学, 2013(06)
- [7]近场波束形成算法及其应用研究[D]. 杨冬. 电子科技大学, 2012(06)
- [8]宽带恒定束宽波束形成算法及其实现[D]. 卓光宇. 西安电子科技大学, 2010(12)
- [9]宽带数字波束形成及测向算法研究[D]. 张灵珠. 哈尔滨工程大学, 2009(S1)
- [10]宽带恒定束宽波束形成方法研究[D]. 白梅. 电子科技大学, 2008(04)