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《哈尔滨工程大学》 2006年
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虚拟阵元宽带波束形成技术研究

韦俊霞  
【摘要】:波束形成是声纳信号处理中的一个重要组成部分。常规波束形成由于它的简单易行及低信噪比、小样本下的鲁棒性,至今仍在工程中广为应用。常规波束形成的束宽决定于基阵的孔径,在工程上分辨率的提高受到很大限制。为了改善基阵的性能,迫切需要寻找一种新的波束形成的方法。虚拟阵元波束形成能在不增加阵长的条件下提高基阵的分辨率,是解决该问题的一种可行的方法。 针对均匀线阵,本文首先阐述了常规波束形成原理及波束优化方法,在此基础上讨论了窄带虚拟阵元波束形成的两种方法:一种是利用基元间的相位关系使基阵在虚拟的意义上扩大的相移法虚拟阵元波束形成;另一种是基于四阶累积量阵列扩展的虚拟阵列波束形成。仿真结果表明,这两种方法相对于常规波束形成提高了阵列的分辨力。为了更好的处理宽带信号,提出了一种基于时延和预成多波束的虚拟阵元波束形成方法,与常规波束形成相比,该方法能在信噪比较低的情况下提高基阵的分辨率。除此之外,本文还对切比雪夫恒定束宽波束形成进行了仿真。 最后对松花湖试数据进行了处理,分别给出了常规波束形成和虚拟阵元波束形成的指向性图,实验分析结果证明了本文提出的方法的可行性。
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