| 【中文题名】 | 基于矢量水听器的虚拟阵元波束形成研究 |
| 【英文题名】 | Research on Virtual Array Method of Beamforming for Vector Hydrophones |
| 【学科专业】 | 水声工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-10-13 |
| 【中关键词】 | 波束形成,虚拟阵元,矢量水听器,,, |
| 【英关键词】 | Beamforming,Virtual array,Vector hydrophone array, |
| 【分类导航】 | 工业技术>一般工业技术>声学工程>水声工程>> |
| 【论文摘要】 | 在声场空间相关半径内，基阵的孔径尺寸越大，输出波束宽度越窄，但是出于实际情况的限制，基阵尺度不可能做得很大。基于信号到达每个基元的时间不同，虚拟阵元法在时域上利用基元间的相位信息，对实际阵列进行了虚拟扩展。仿真结果显示：虚拟阵元法应用于面阵，在输入信噪比较低的情况下仍可以准确判断来波方向。
相对于传统的声压阵，矢量阵形成的波束主瓣更窄，旁瓣级更低。矢量水听器成阵技术和阵型设计也受到人们越来越多的重视，成为水声工程领域令人瞩目的研究方向之一。本文首先研究了二维平面内任意阵型的波束优化设计问题，对两种优化方法进行仿真，分别取得了降低左右第一旁瓣和实现等旁瓣级输出的结果。然后利用虚拟阵元法，将平面基阵的孔径在虚拟的意义上进行扩展，得到了较普通波束形成更窄的束宽；最后，将以上方法应用于矢量阵得到了更低的旁瓣。
本文中用到的新方法是可行的，应用于平面基阵可以有效地提高基阵的分辨率，避免空间方位模糊。 |
| 【论文题纲】 |
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第1章 绪论 |
9-23 |
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1.1 引言 |
9-10 |
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1.2 本文研究的背景和意义 |
10-12 |
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1.3 国内外研究历史及现状 |
12-21 |
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1.3.1 阵列信号处理的发展历史 |
12-15 |
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1.3.2 矢量传感器技术的研究现状 |
15-21 |
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1.4 本文的主要工作 |
21-23 |
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第2章 窄带波束形成及优化 |
23-40 |
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2.1 阵列接收信号模型 |
23-25 |
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2.1.1 目标源发射信号模型 |
23-24 |
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2.1.2 阵列接收信号模型 |
24-25 |
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2.2 阵列流形 |
25-28 |
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2.2.1 由阵元位置得到阵列流形 |
25-26 |
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2.2.2 实测阵列流形的获取 |
26-28 |
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2.3 常规窄带波束形成 |
28-33 |
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2.3.1 均匀加权波束形成 |
29 |
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2.3.2 非均匀加权波束形成 |
29-30 |
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2.3.3 高分辨率波束形成 |
30-33 |
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2.4 任意阵的波束形成及优化 |
33-39 |
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2.4.1 各向同性噪声场中的波束优化 |
34-35 |
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2.4.2 Olen波束优化方法 |
35-39 |
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2.5 本章小结 |
39-40 |
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第3章 虚拟阵元波束形成 |
40-50 |
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3.1 相移法虚拟阵元波束形成 |
40-47 |
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3.1.1 虚拟阵元基本原理简介 |
40-41 |
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3.1.2 仿真实现 |
41-45 |
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3.1.3 虚拟阵元的波束优化设计 |
45-47 |
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3.2 延时求和法虚拟阵元波束形成 |
47-49 |
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3.2.1 基本原理 |
47 |
|
3.2.2 仿真实现 |
47-49 |
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3.3 本章小结 |
49-50 |
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第4章 矢量阵信号处理 |
50-59 |
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4.1 相干源辐射声场中声压振速的相关性 |
50-51 |
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4.2 各向同性噪声场中声压、振速相关性 |
51-53 |
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4.3 矢量信号处理一般概念 |
53-54 |
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4.4 仿真实现 |
54-58 |
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4.4.1 矢量面阵波束形成 |
54-57 |
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4.4.2 矢量面阵虚拟阵元波束形成 |
57-58 |
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4.5 本章小结 |
58-59 |
|
结论 |
59-60 |
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参考文献 |
60-65 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
65-66 |
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致谢 |
66 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.22012 |
