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《哈尔滨工程大学》 2010年
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水声阵列信号处理理论及实验研究

陈阳  
【摘要】:阵列信号处理在很多应用领域具有重要作用。随着传感器和阵列技术的发展,与之相应的阵列信号处理成为近几十年的热点,受到广泛的关注。本文从阵列信号处理的目标检测、方位分辨和估计的角度,对现有算法做出改进,以提高算法性能。 空域匹配滤波是最大信噪比准则下的最优处理器,也是单目标白噪声情况下似然估计的等价处理器。利用最小均方误差准则下的维纳滤波对阵列快拍进行滤波,可以一定程度上抑制噪声。为了在空域进行噪声抵消,利用二阶锥规划实现维纳滤波。对算法进行仿真分析,并在单目标白噪声条件下与最大似然估计(Maximum Likelihood Estlmatlng,MLE)和Bar-tlett波束形成进行比较。空域维纳滤波器的方位估计的信噪比门限要低于MLE,其低信噪比下的检测性能优于Bartlett波束形成,因而是一种良好的波束形成器。 最小方差无畸变响应(Mlnlmum、1arlance[)istortionless Response,MvDR)是波束输出能量最小意义上的最优波束形成。对MvDR的约束条件进行分析,将其转换为二阶锥的形式,通过将,J,范数最小条件改为,J。范数最小条件,提出基于,m范数约束的最小方差无畸变响应(,Jmnorm constlraIntMinimumv1ar。lancei)istortionless Response,,lm.MVDR)波束形成器。,lm.MvDR的权向量波束能更好地抑制干扰,因而,lm.MvDR的方位分辨信噪比门限低于MvDR。对比分析MvDR和,l一.MvDR的稳健性,当阵列存在失配时,MvDR和,lm.MvDR的性能受影响,随着失配的增大,,lm.MvDR比MvDR退化要快,因而,lm.MvDR的分辨能力是以损失对失配的稳健性为代价的。 将宽带导向最小方差波束形成fSteered Mlnlmumv1arlance,sTMv0算法扩展到矢量阵,并与基于声矢量传感器均匀直线阵的:Bai~tlett、非相干最小方差(ncoheren!,Mlnlmum1arlance,IcMv)和空间重采样相干子空间最优(Spatially Resampled Minimumv1arlance,SRMv)波束形成算法进行比较:分析标量阵与矢量阵指向性、抗左右舷模糊、主波束宽度和旁瓣级、空间欠采样,方位分辨力、相关信号源的分辨能力以及强干扰下的弱目标检测能力。最后利用这几种矢量波束形成算法对三次海试数据进行了分析。当目标快速运动时,目标方位的改变会引起互谱密度矩阵的模糊,影响波束形成性能。因而,收敛快的sTMv波束形成与收敛慢的IcMv相比,方位谱主瓣更窄,旁瓣更低。 为了充分发挥线谱信噪比高的特性,提高三维方位历程检测线谱目标的能力,提出了频率方差加权波束形成检测器。首先分析了短时傅里叶变换瞬时频率方差估计,给出了它的理论解,并通过Monte car0仿真验证了其正确性。当线谱的谱级信噪比超过一定门限时瞬时频率方差为零。用频率方差对波束能量进行加权,线谱目标方位波束因输出信号的瞬时频率方差较小得到增强,而其他方位波束被抑制,从而有效提高对线谱目标的检测能力。然后通过仿真频率方差加权常规波束形成(varlance of lnst3mtaneous frequencv.conventional Beaanib~"ruing Beamibrmlng,vIF.cBF)和频率方差加权导向最小方差波束形成(v1arlance of instantaneous frequency.Steered Minimumv1arlance BeamIbianlng,vIF.sTMv),分析了频率方差加权波束形成抑制无线谱强干扰,增强线谱目标的机理。还比较了倒数加权与指数加权的特性。最后海试数据处理验证了本文提出的vIF.sTMv检测器,处理结果表明,vIF.sTMv检测器可以有效的提高线谱目标的检测能力。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN929.3

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张揽月,杨德森;矢量水听器扩展孔径线阵方位估计技术[J];哈尔滨工程大学学报;2004年06期
2 栾桂冬,王光灿;新型换能器技术的进展[J];哈尔滨工程大学学报;2004年03期
3 鄢社锋;马远良;;二阶锥规划方法对于时空域滤波器的优化设计与验证[J];中国科学E辑;2006年02期
4 惠俊英,刘宏,余华兵,范敏毅;声压振速联合信息处理及其物理基础初探[J];声学学报(中文版);2000年04期
5 孙贵青,杨德森,张揽月;基于矢量水听器的水下目标低频辐射噪声测量方法研究[J];声学学报(中文版);2002年05期
6 孙贵青,杨德森,张揽月,时胜国;基于矢量水听器的最大似然比检测和最大似然方位估计[J];声学学报(中文版);2003年01期
7 陈华伟,赵俊渭;声矢量传感器阵宽带相干信号子空间最优波束形成[J];声学学报(中文版);2005年01期
8 鲍小琪,徐其昌;凹型弯张换能器的有限元分析[J];声学学报(中文版);1982年03期
9 张仁和,倪明;光纤水听器的原理与应用[J];物理;2004年07期
10 贾志富;三维同振球型矢量水听器的特性及其结构设计[J];应用声学;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 时胜国;矢量水听器及其在平台上的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
2 梁国龙;回波信号瞬时参数序列分析及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;1997年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹丛青,陈桂彬,秦战明;悬索桥的风致振动分析[J];北京航空航天大学学报;1996年03期
2 王蕾,宋文忠,魏海坤,陶勇;两栖战车海上射击海浪环境的实时仿真研究[J];船舶工程;2004年04期
3 李文东;张建军;乔昱亚;;指数分布场合异常数据的检验[J];长春大学学报;2006年08期
4 谢斌;薛晨阳;张文栋;熊继军;张斌珍;陈尚;;硅微仿生矢量水声传感器研制[J];传感技术学报;2006年05期
5 陈洪娟,贾志富;压电圆盘弯曲式矢量水听器的设计[J];传感器技术;2002年08期
6 何秀然,钱坤,谢寿生;基于相关函数的航空发动机自整角机信号测试[J];传感器技术;2005年04期
7 陈丽洁;张鹏;徐兴烨;王福江;;矢量水听器综述[J];传感器与微系统;2006年06期
8 刘胜春;郝义昶;姜德生;谢官模;;直杆式光纤水听器探头动力特性分析[J];传感器与微系统;2006年07期
9 徐进军,付孙钟;频谱分析在周期拟合中的应用[J];测绘信息与工程;2001年03期
10 张斌,黄声享,李晓华;基于GPS技术的大桥自振频率测量研究[J];测绘信息与工程;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙国仓;惠俊英;;基于阵列声强器的稀疏声矢量传感器阵方位估计[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
2 曾翠娟;杜传利;;动态GPS自适应卡尔曼滤波算法的FPGA实现[A];第13届全国计算机、网络在现代科学技术领域的应用学术会议论文集[C];2007年
3 马莉;;基于矢量水听器的目标定向技术研究[A];湖北省声学学会成立二十周年纪念文集[C];2006年
4 贾志富;;采用集成压电加速度计的同振球型矢量水听器[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
5 王逸林;赵羽;蔡平;;矢量阵组合增益仿真分析[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
6 姚直象;惠俊英;王德俊;蔡平;;单矢量水听器时域和频域双目标分辨能力比较[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
7 高源;杜选民;;单个矢量水听器空间处理增益分析[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
8 彭博栋;倪明;胡永明;;成组光纤水听器特性分析[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
9 倪明;杨华勇;李智忠;胡永明;;光纤光栅水听器[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
10 熊水东;罗洪;胡永明;倪明;孟洲;;三维光纤矢量水听器实验研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
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1 陈皓;超高压输电线路暂态电流保护的研究[D];重庆大学;2001年
2 陈卫东;数字通信信号调制识别算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
3 崔博文;电动机变频调速系统故障检测与诊断技术研究[D];西北工业大学;2002年
4 秦洪峰;水下多目标定位关键技术研究[D];西北工业大学;2002年
5 张睿;软件无线电中的信号检测技术研究[D];西安电子科技大学;2001年
6 郭瑜;基于时—频分析的虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究[D];重庆大学;2003年
7 李太全;探地雷达天线系统的设计、实现与优化[D];武汉大学;2004年
8 岳剑平;水下动目标被动跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 陈新华;矢量阵信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 吕钱浩;矢量传感器阵列技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周益明;二维同振柱形矢量水听器的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 张益;自校准智能水听器研究[D];中北大学;2007年
3 孔祥波;基于短时幅度谱估计的语音增强方法研究[D];大连理工大学;2000年
4 王彩梅;行星摆线针轮减速机虚拟样机的建造与性能仿真[D];中国农业大学;2001年
5 刘东;远程遥控水声信号检测技术研究[D];西北工业大学;2001年
6 王家宏;基于柴油机轴系扭振的故障诊断理论及其应用研究[D];上海海运学院;2001年
7 黄玉划;电子系统中的双模噪声研究[D];新疆大学;2002年
8 朱健华;语音增强方法的研究[D];大连理工大学;2002年
9 孟洪;矢量水听器及联合信号处理研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
10 何智青;变换域通信系统设计、建模与仿真研究[D];西北工业大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾志富;采用双迭片压电敏感元件的声压梯度水听器[J];传感器技术;1997年01期
2 陈洪娟,洪连进;基于压电加速度计的同振型矢量水听器的设计[J];传感器技术;2003年03期
3 方世良,魏占海,徐步安,毛卫宁;声矢量传感器目标方位估计[J];东南大学学报(自然科学版);2002年05期
4 刘青光,邹理和;信号特征向量分解与到达波方向估计[J];电子学报;1993年01期
5 李有明,保铮;基于子空间迭代的快速高分辨技术[J];电子学报;1994年02期
6 刘伯胜,田宝晶;矢量传感器估计目标方位的误差的仿真研究[J];哈尔滨工程大学学报;2003年05期
7 赵俊渭,陈华伟,李金明;基于矢量水听器的被动声制导系统的研究[J];哈尔滨工程大学学报;2004年01期
8 周士弘;分层介质波导中的声矢量场传播[J];哈尔滨工程大学学报;2004年01期
9 王德俊,惠俊英,杨春,蔡平;Pekeris波导中近程声场数值算法[J];哈尔滨工程大学学报;2005年03期
10 玄兆林,初军田;利用声强工作的水雷声引信[J];海军工程大学学报;1997年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 杨德森;战国辰;刘星;;低噪声水下目标辐射噪声测量的新方法研究[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
2 生雪莉;郭龙祥;梁国龙;;球形软障板矢量传感器指向性研究[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
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1 李教;多平台多传感器多源信息融合系统时空配准及性能评估研究[D];西北工业大学;2003年
2 王德俊;矢量声场与矢量信号处理理论研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 赵羽;矢量阵阵处理研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 陈华伟;低空目标声测无源定向理论与算法研究[D];西北工业大学;2004年
5 陈丽洁;微型矢量水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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1 邓舞燕;多目标跟踪理论与方法[D];西北工业大学;2002年
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5 席晓芸;;自适应Notch滤波器在阵列信号处理中的应用[J];声学技术;2009年05期
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8 吴佳栋;陈光冶;;语音信号去混响原理与技术[J];电声技术;2006年05期
9 赵中洋;李文兴;毕言明;;智能天线在OFDM系统中的应用[J];科技创新导报;2008年02期
10 陆建明;;基于最小二乘虚拟阵元的解模糊方法[J];电子科技;2009年11期
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1 邓可教;储昭坦;吕伟国;;有限焦距波束形成在汽车噪声源识别中的应用[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
2 鄢社锋;马远良;;基于二阶锥规划的稳健高增益波束形成[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
3 张艳芹;方世良;;波束形成中多目标分辨率研究[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年
4 祝顺燕;孟桥;;基于AR谱的声矢量传感器阵的波束形成[A];2004年全国物理声学会议论文集[C];2004年
5 唐建生;孙超;;基于子阵合成的宽带波束形成方法[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
6 蒋斌;许勇;杨军;;基于最小二乘法的球面麦克风阵列波束形成技术[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
7 张揽月;杨德森;;矢量水听器高分辨率波束形成[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
8 罗雪峰;张明之;;基于线阵的舰船辐射噪声水平分布特性分析方法研究[A];2009年全国水声学学术交流暨水声学分会换届改选会议论文集[C];2009年
9 胡鹏;杨士莪;;虚拟阵元的恒定束宽波束形成方法研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
10 程剑;;基于DSP的声纳发射信号源[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
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1 本报记者 闫冰;驯服WLAN[N];网络世界;2009年
2 Ruckus Wireless公司中国区技术总监 宣文威;用智能天线破解Wi-Fi的干扰难题[N];中国计算机报;2010年
3 孙爱民;电信运营商机会来了[N];中国电子报;2004年
4 ;新技术扩容小灵通网络[N];中国高新技术产业导报;2004年
5 本报记者 刘英赫;信号处理——IT产业的基石[N];中国电子报;2000年
6 ;智能天线的实现方案[N];人民邮电;2002年
7 罗军;星上数字信号处理器[N];中国航天报;2001年
8 本报记者 侯静 实习生 付少立;从美潜艇“顶翻”日渔船谈潜艇声纳[N];科技日报;2001年
9 本报实习记者 柴莎莎;无线安全技术大揭秘[N];网络世界;2010年
10 李琳;摩托罗拉推出首个TD——LTE射频头端[N];人民邮电;2010年
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1 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙学军;阵列信号处理的关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
3 徐海东;基于声矢量阵的高分辨方位估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 陈磊;无线通信系统中的自适应与协作波束形成技术研究[D];山东大学;2011年
5 武思军;稳健的自适应波束形成算法研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 王晓峰;成像声纳波束形成新技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 刘凯;声呐波束形成鲁棒性及算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 张杰;稳健的阵列参数估计及应用研究[D];西安电子科技大学;2005年
9 陈显宁;基于非循环特性的阵列信号处理方法研究[D];电子科技大学;2010年
10 何劲;α稳定分布噪声背景下阵列信号处理方法研究[D];南京理工大学;2007年
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1 闫雷;基于矢量水听器阵的处理技术研究及DSP实现[D];西北工业大学;2006年
2 任国栋;基于NI平台的波束形成声源识别研究[D];合肥工业大学;2009年
3 邓亚波;阵列信号DOA跟踪与波束形成[D];西南交通大学;2006年
4 付佳;OFDM系统中智能天线技术研究[D];燕山大学;2006年
5 王少冬;声呐波束形成技术及其DSP实现研究[D];西北工业大学;2003年
6 王珊珊;低快拍数下稳健波束形成技术的研究[D];西南交通大学;2010年
7 张金圈;基于波束形成技术的噪声源识别与声场可视化研究[D];合肥工业大学;2010年
8 郭庆华;自适应波束形成与超分辨参数估计方法研究[D];西安电子科技大学;2004年
9 高康强;智能天线波束形成技术研究[D];西安电子科技大学;2002年
10 陶琴;MU-MIMO系统准正交空时编码联合波束形成技术研究[D];武汉理工大学;2010年
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