一种改进的三点内插时延估计算法

本文提出了一种改进的余弦曲线拟合三点内插时延估计算法,并推导了这一估计算法的方差。在带限高斯白噪声的环境下,考虑多途传播和多卜勒频移的影响,进行了计算机仿真研究。仿真结果与理论分析是一致的。该算法具有较高的时延估计精度。     

融合插值点优化的多项式结构宽带波束形成器设计方法*

多项式结构设计方法是主瓣指向可调宽带波束形成器设计的一类重要方法。多项式结构的阶数是有限的,导致主瓣实际指向与期望指向之间存在偏差,因而影响了波束形成器的指向性指数。针对这一问题,该文提出了一种基于插值点优化的多项式结构宽带波束形成器设计方法。首先,引入多项式结构插值点处阵列响应的空间导数约束,以减小主瓣指向偏差;进而利用粒子群优化算法对多项式结构中的插值点进行优化,以充分利用插值点位置提供的自由度进一步提升多项式结构宽带波束形成器的性能。优化设计结果表明,与现有设计方法相比,该文提出的方法不仅降低了主瓣的指向偏差,同时也提高了指向性指数,有效改善了多项式结构宽带波束形成器的性能。     

一种基于FHT的离散信号快速内插算法

在许多声信号处理系统中，常常需要在一实序列的相邻两个样值之间进行快速离散内插．本文提出了一种基于ＦＨＴ的离散信号快速内插算法．该算法所需的实乘次数只有Ｈｓｕ－Ｌｉｎ算法实乘次数的６０％左右，而实加次数还不到Ｈｓｕ－Ｌｉｎ算法的６０％．此外，它允许内插率Ｌ可为任意整数，且适用于并行处理．本文算法已用软件实现，对实际声信号处理行之有效．     

基于期望响应内插技术的宽带波束优化设计

在以往窄带波束优化设计研究工作的基础上,提出了一种基于期望响应内插技术的宽带波束优化设计方法,目的在于避免宽带问题中由于频带划分过细带来的过重的设计负担,并使之可应用于稳健波束优化设计当中。该方法首先在设计频段内选取几个频率点,在每个频率点上设计得到相应的窄带波束优化权系数,并且根据每个阵元在不同频率点上的权系数构造一个宽带期望响应函数;然后用基于期望响应内插的FIR滤波器设计方法设计合适的FIR滤波器组,以使整个频段上的宽带波束优化得以实现。采用这种方法可以避免宽带波束优化设计中繁重的设计负担,并且在对实际声呐基阵进行宽带波束优化设计时只需少数几个频率点的测量值即可获得好的效果。仿真设计结果和实验研究表明了本文方法的有效性。     

面阵探测器的像点亚像素定位研究

面阵探测器可直接探测点目标图像的位置，但其定位精度受到探测器分辨率的限制。因此，亚像元精度技术得到了发展。它是利用目标像点的灰度分布特性，通过内插细分算法，确定出像点位置。可将定位精度提高1—2个数量级。本文介绍了几种实现目标像点亚像素定位的内插细分算法。对它们的计算公式、特点进行了分析，并进行了实验验证。     

用于时延估计的一种相关峰内插算法

本文介绍一种基于余弦函数的相关峰内插算法，在时延估计系统中，为了减少运算量和增加观察时间，采用内插算法是必要的，因为在频率估算时应用了迭代算法，所以无论对于ｃｏｓｘ，ｓｉｘ／ｘ或实际的相关峰，都有相当高的内插精度。     

交替迭代多约束波束优化设计

声学阵列波束形成器的阵增益、旁瓣级、稳健性等多个指标相互关联,对于包含加权向量范数约束和旁瓣控制的高增益波束优化设计问题,针对传统的内点法波束优化算法硬件实现困难及计算复杂度大等问题,提出了多约束交替迭代求解方法。通过引入辅助变量将范数约束和旁瓣约束解耦合,进而将多约束优化转化为两组单约束优化问题。给出了优化子问题的解析或近似解。理论分析表明,与现有内点优化算法相比,所提方法计算量较小,单次迭代复杂度仅为变量及约束个数的二次多项式。采用仿真和实测的阵列流形验证了设计效果,结果表明所提方法可实现旁瓣级,阵增益和稳健性等多个波束设计指标的合理折中,计算精度与二阶锥规划算法相当,但计算量更小。      

阵列探测器的像点亚像素定位精度

本文研究阵列探测器的像点亚像素定位精度与内插算法及像斑大小的关系，文中提出一种校正算法误差、提高定位精度的方法。上述分析和论述通过实验证明是正确的。     

阵列指向性二次型约束稳健波束形成算法

提出了一种基于阵列指向性二次型约束的优化算法,以提高最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成对方向矢量的稳健性。通过控制阵列波束指向附近的小区域的自适应波束图与期望波束图的加权平方误差,使波束主瓣区域内的信号畸变最小,同时保持了对约束区间外的干扰信号的抑制能力。数值结果表明:在理想阵形和阵形畸变情况下,无方位失配时,利用本文算法的阵列输出信号与干扰噪声比(SINR)与新近出现的球面约束稳健Capon方法相当,而存在方位失配时,本文算法均优于后者。     

数字声呐系统的差分相关内插精确定向

本文讨论数字声呐系统多目标实时跟踪的核心问题,即精确定向问题。在对差分相关波束特性分析的基础上,建立了应用相邻两个差分相关波束定向的方法——差分相关内插定向方法。文中给出了极为简单的内插公式,计算分析了应用本方法的定向性能。     

A beam interpolation algorithm in digital multi-beam sonar

I.IntroductionThedigita1operationins0narsystembringsagreatadvantageinbeamforming.Itispos-sib1etorealizesomcalg0rithmsindigita1technique,whichisusua11yhardtoorimpossib1etoAnp1ementintraditiona1ana1ogues0nar.Asanexamp1e,ageometrygraphofcirclearrayisil-1ustratedinFig,1.Thetotalnumber0farraye1ementisN.Therearetwokindsofbeam.TheA-c1assbeamconsistsof2M-le1ements,thesteeringdirectionisjustlocatedintheposi-honofoneofthearrayelement;TheB-classbeamconsistsof2Me1ementsandthesteeringdirectionisinthem…     

Precise bearing and automatic target tracking in digital sonar

I.IntroductionItiswellknownthatthepreciseestimationofDOA(DirectionOfArrival)oftargetisanimportantthesisinpassivesonardesign.TheoptimumestimationaccuracyexpressionforlinearrayispresentedbyLewisalldothersll-3].Basedonthepointofviewoftime-delayestimation,Carteretal.showthattheaccuracyoftime-delayestimationofreceivedsignalbetweentwodifferentchannelscanreachtheoptimumCramer-RaolowboundI4-6].Forthedigitalsonarthebearingbeamdirectionisusuallyequal-spaceddistributedwithino-36o".Inordertofindthep…     

微弱信号源的和波束定向方法与分裂波束定向方法的性能比较

本文讨论水下辐射噪声源的精确定向问题，给出被动声纳和波束定向与分裂波束定向方法的性能比较。指出在一定信噪比下，分裂波束精确测向技术比和波束定向技术具有较高的定向精度。但是，随着信噪比的下降，两者趋于一致。推导了估计定向精度的分析表达式，给出在直线阵和圆弧阵情况下，延时估计和声源入射角偏差之间的换算公式和数值模拟结果。同时给出数字式声纳用以计算入射信号左波束和右波束数据的互谱来实现分裂波束定向的方法。     

强流相对论多注电子束研究进展

研制了基于爆炸发射的扇形和圆柱形多注阴极系统,并开展了强流相对论多注电子束的实验研究。研究发现:扇形多注阴极由于发射端面电场分布严重不均,电子束主要由尖端发射,束斑畸变明显,当每注扇形电子束进入到多注扇形漂移管内时,在空间电磁场的作用下电子束会绕束心旋转,导致束斑的畸变和束流的损失;圆柱形多注阴极发射端电场分布相对均匀,电子束斑畸变较小,每注电子束在多注漂移管内绕束心的旋转不会引起束斑的畸变和束流的损失;由于阴极杆和多注阴极柱的发射,多注电子束品质较差,进入多注漂移管时存在电子束轰击管壁现象,造成束流的损失甚至截止。采用大内径磁场可增大阳极筒内半径,明显提高束流的传输效率。目前,采用功率约6.5 GW、传输效率约89%的相对论多注电子束驱动的多注速调管,可实现GW量级的微波输出。     

采用组合引导磁场的多注二极管设计

分析了采用单一同轴磁场时强流相对论多注阴极的侧端发射问题,研究了在不同磁场内半径和多注漂移管长度情况下多注电子束的传输效率。研究发现:由于引导磁场尺寸有限,高压下多注阴极杆及多注阴极柱的电子束发射是影响多注电子束传输效率的主要因素,且该部分电子束对多注漂移管入口管壁的轰击直接影响了多注速调管的重频能力。设计了采用永磁铁和同轴磁场组合工作的强流相对论多注二极管,理论分析和模拟计算证明:基于组合磁场的多注二极管可明显减弱甚至抑制多注阴极发射球头以外的电子束发射,并且组合磁场的磁场位形和强度可满足强流相对论多注电子束的高效、稳定传输。     

Flying big brown bats emit a beam with two lobes in the vertical plane

The sonar beam of an echolocating bat forms a spatial window restricting the echo information returned from the environment. Investigating the shape and orientation of the sonar beam produced by a bat as it flies and performs various behavioral tasks may yield insight into the operation of its sonar system. This paper presents recordings of vertical and horizontal cross sections of the sonar beam produced by Eptesicus fuscus (big brown bats) as they fly and pursue prey in a laboratory flight room. In the horizontal plane the sonar beam consists of one large lobe and in the vertical plane the beam consists of two lobes of comparable size oriented frontally and ventrally. In level flight, the bat directs its beam such that the ventral lobe is pointed forward and down toward the ground ahead of its flight path. The bat may utilize the downward directed lobe to measure altitude without the need for vertical head movements.     

基于快速小波分形插值的声纳图像缩放算法

本文讨论主动图像声纳的图像结果显示问题,主要介绍一种基于快速小波分形插值的实时声纳图像缩放算法。并通过对合成孔径声纳图像数据进行算法比较,发现此算法比通用的图像插值算法,如双线性插值和双三次样条插值等,具有更好的性能。由于可以分块并行实现,因此本算法易于应用于实时图像声纳工程中。     

Time-domain programmable digital multi-beamforming system

I.lntroductionltiswellknownthatthebeamformingisakeylinkinthesignalprocessingsystemofsonar,radar,exPlorationofundergroundresouxces,monitoringofseismicwaveandsoonref.[1-4].owingtotheofthelimitedspace,thispapermainlydiscussesthebeamforminginvolvedinsonarsystem.Regardlessofthepassiveoractivesonar,analogordigitalsonar,theremustbeabeamformingsystem,thepurposeistoacquirethehigherspatialgain,andinthemeantime,toobtaintheresolutionwithhigherprecisionforthesystem.So,thebeamformingsystemisa8igIilficanfact…     

A fast estimation of sonar cross section of acoustically large and complex underwater targets using a deterministic scattering center model

In this paper, a fast method is proposed to estimate the sonar cross section of acoustically large and complex underwater targets such as submarines and torpedoes. The proposed method is based on a deterministic scattering center model which constructs scattering center database by using a combining method of physical optics and geometric optics and then reconstructs sonar cross section patterns from that database with a polynomial interpolation with respect to the incident angle. The parametric studies to find appropriate intervals of the reference incident angle are systematically carried out for simple targets such as a flat square plate and an orthogonal dihedral. Moreover, to validate the proposed method, sonar cross sections of real-like targets such as a pressure hull and an idealized submarine are calculated. The comparisons show that the results by the proposed method are in good agreement with those by the direct calculation.     

Beam pattern of sparse array for passive sonar

This work aims at sparse array without grating lobe for passive sonar, in order to increase frequency band of the passive sonar and reduce the cost. According to traditional method, the distance between two contiguous sensors in sonar array should be less than the wavelength of highest frequency of the signal; otherwise the grating lobe appears on beam pattern. The paper realizes that the conclusion of the grating lobe emergence it is not fit to the passive sonar due to the sine wave signal model in traditional method, in fact the input of passive sonar is random signal. Prom three aspect of the computer simulation, real passive sonar signal and theory analysis, it is revealed that the grating lobe does not appear on beam pattern when the distance between two contiguous sensors in passive sonar array is longer than wavelength of highest frequency. Whitening of the radiated noise can widen the frequency band, to ensure the beam pattern without the grating lobe. The conclusion of the paper is: if the band of radiated noise is wide enough (broader than 1 octave), that the wavelength of signal can be shorter than the distance between two contiguous sensors in passive sonar without grating lobe.