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《西北工业大学》 2003年
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宽带水声阵列信号处理的原理及方法研究

朱维杰  
【摘要】: 宽带阵列信号处理是水声信号处理的一个主要研究方向,但是宽带水声信号的处理远比窄带信号复杂的多。本文将致力于研究宽带阵列信号处理中关于宽带相干干扰的抵消、宽带基阵设计和宽带方位估计等问题。 提出了三元阵及多元阵的信号相位匹配原理,推导了利用信号相位匹配原理的空间信号估计公式,给出了信号相位匹配原理的物理意义及几何解释,分析了信号相位和噪声幅度起伏对信号估计性能的影响。 提出了利用信号相位匹配原理的宽带相干干扰的抵消方法,推导了存在相干干扰时的信号估计公式,推导了阵元间距必须满足的条件。对抵消相干干扰的性能做了详细的分析。理论及仿真结果表明,该原理在抵消宽带的、未知方位的相干干扰时具有优异的性能。 提出了一种简单、易于实现的恒定束宽波束形成器设计方法,该方法对阵形和阵元指向性没有任何限制;分别提出了基于阵列接收数据重采样、基于DFT插值和自适应综合的三种具有频率不变波束图的宽带波束形成器设计方法,对于每一种设计方法都给出了一个设计实例并做了性能分析;提出一种基于DFT插值的简化线性约束最小方差宽带自适应阵列算法,该方法可以大大降低自适应阵列的运算量。 提出了利用信号相位匹配法的宽带信号方位估计方法并从仿真和实验两方面对其进行了验证;提出了基于DFT插值的和基于频率不变响应波束域的两种宽带信号高分辨方位估计算法,这两种方法在进行方位估计时均不需要进行方位预估,从而避免了因角度预估可能带来的估计偏差;最后提出了一种提高均匀线列阵方位估计性能的时空平均法,该方法可适用于多数窄带或宽带的特征结构类高分辨方位估计算法中。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:U666.7

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 梁红;;信号相位匹配法检测正弦信号的高阶统计量方法[J];火力与指挥控制;2008年12期
2 王娟;冯青;吴仁彪;苏志刚;;一种用于声学成像的稳健宽带恒定束宽波束形成方法[J];西安电子科技大学学报;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
3 赵辉;基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D];南京理工大学;2007年
4 张辉;二维空间谱估计与自适应波束形成技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 何海敏;源信号数目未知的水声信号盲源分离算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王娟;稳健宽带自适应波束形成技术研究[D];中国民航大学;2007年
3 吴菊;信号相位匹配原理的仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 斯德谊,乐强,沈士团;利用 Toeplitz 特性改善来波方向估计性能[J];北京航空航天大学学报;1998年03期
2 沈凤麟,常春起;自适应数字波束形成中波束形状的快速收敛[J];电子学报;1996年07期
3 杨建华,侯宏,孙进才,周庆余;基于BP神经网络的弱信号提取方法研究[J];数据采集与处理;1997年03期
4 朱维杰,孙进才;消除反射波干扰的新方法及其性能分析[J];数据采集与处理;2002年01期
5 朱维杰,孙进才,曾向阳;利用时空平均法改善DOA估计性能[J];声学技术;2002年03期
6 朱维杰,孙进才;基于DFT插值的宽带波束形成器设计[J];通信学报;2002年08期
7 朱维杰,孙进才;多元阵列的信号相位匹配法[J];西北工业大学学报;2002年04期
8 孙进才,朱维杰,孙轶源;利用小尺度阵的波达方向估计[J];西北工业大学学报;2003年02期
9 杨益新,孙超;波束域加权子空间拟合算法[J];声学学报;2000年02期
10 智婉君,李志舜;基于传播算子的宽带源相干信号子空间测向方法[J];声学学报;2000年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李晶;谷彩连;;小电流接地系统单相接地故障选线的算法研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
2 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
3 付彪,吴先良,李世雄;小波变换法求电磁波动方程的高频解[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年03期
4 高清维,程玉林,明军;信号子带分解和重构的小波滤波器系统及边界处理[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年04期
5 陈东方;基于小波变换的Radon变换反演[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
6 王丽华;吴先良;宋开宏;;RK-MRTD算法的稳定性及数值色散性分析[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年05期
7 马强,许桢英;动态测量误差溯源方法研究[J];安徽机电学院学报;2001年04期
8 钟洁,于盛林;基于人工神经网络识别DC/DC变换器混沌行为的研究[J];安徽机电学院学报;2002年04期
9 王素华,张伟林;斜拉桥斜索损伤分析中的小波变换研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
10 潘茂贵,张伟林;桥梁结构检测中小波分析的应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱成华;;基于USB总线的弧焊电参数虚拟检测分析系统设计[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
2 党丽华;高志明;韩夏冰;毕慧超;;Q235钢的大气腐蚀电化学噪声小波包分析[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 慕香永;裴润;刘志林;王经甫;;基于小波分析的船舶舵机加载系统多余力研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 邵杰;叶宁;唐金华;;基于神经网络FIR滤波器的宽带波束形成器综合[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 王辉辉;张群飞;;光纤水听器阵列超增益波束形成研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
7 李凡;郭圣明;郭新毅;陈耀明;;环境不确定条件下的声纳性能预报[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
8 卞红雨;王珺琳;;宽带相干源MVDR算法性能研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
9 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
10 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
3 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
2 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
4 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
5 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
6 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
7 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
8 潘博;基于小波变换的图像编码与解码技术的研究[D];长春理工大学;2010年
9 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
10 赵云;心律失常的心电监护与辅助诊断系统[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 叶中付,沈凤麟;基于混合波达方向矩阵的测向方法[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年02期
2 徐冠雷,吉春生,葛德宏;自适应卡尔曼滤波法在潜艇水下导航中的应用[J];兵工自动化;2003年06期
3 杨宁;毕敏;谢显中;;MIMO中智能天线技术的应用研究[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2005年06期
4 朱昊,刘文耀,郝永杰,梁捷;脉冲对实现回波频偏测量的算法研究[J];传感技术学报;2005年01期
5 邓建辉;刘国燕;;基于神经网络的联合智能滤波在导航系统中的应用[J];传感技术学报;2006年01期
6 刘德铸;郑翠娥;张殿伦;曹忠义;;传感器安装误差在声学多普勒计程仪中的校准[J];传感器与微系统;2009年11期
7 崔先强;噪声协方差矩阵加权估计的Sage自适应滤波[J];测绘科学;2002年02期
8 刘广军,吴晓平,郭晶;一种数值稳定的次优并行Sage自适应滤波器[J];测绘学报;2002年04期
9 高莉;巡航导弹探测技术述评[J];电讯技术;2004年01期
10 吕铁军,王河,肖先赐;利用改进遗传算法的DOA估计[J];电波科学学报;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨益新;声呐波束形成与波束域高分辨方位估计技术研究[D];西北工业大学;2002年
2 吕泽均;高分辨阵列测向技术研究[D];电子科技大学;2003年
3 陈四根;阵列信号处理相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 李涛;非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003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 冶继民;信源数目未知与变化时的盲信号分离方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 张安清;盲分离技术及其在水声信号中的应用研究[D];大连理工大学;2006年
8 张小平;高分辨率多波束成像声呐关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 袁连喜;线性盲源分离算法的理论与应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 黄青华;基于源信号模型的盲分离技术研究及应用[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳宁;组合导航系统中的数据融合技术[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 吕孝乐;数据融合技术研究及其在船舶组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 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
4 唐建生;时域宽带波束形成方法及实验研究[D];西北工业大学;2004年
5 陈曦;舰船综合导航系统数据处理技术研究[D];天津大学;2004年
6 梁会发;对角加载在自适应波束形成中的应用[D];南京理工大学;2004年
7 周密;GPS接收机关键技术分析及组合导航算法实现[D];电子科技大学;2004年
8 袁星;多传感器信息融合技术在AUV导航中的应用[D];西北工业大学;2005年
9 唐卫国;基于信号相位匹配法的水声阵列信号处理仿真研究[D];武汉理工大学;2005年
10 彭霞;信息融合在GPS/INS组合导航中的应用[D];青岛科技大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杨虎;陈航;滕舵;李道江;陈永森;;水下声成像中旁瓣抑制方法及其实验研究[J];声学学报(中文版);2009年03期
2 甘甜;王英民;;一种稳健的恒定束宽波束形成方法[J];声学学报;2012年01期
3 廖红卫;;三阶统计量在磁记忆检测中的应用[J];装备维修技术;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 曾操;多通道地面动目标检测雷达稳健阵列处理方法研究[D];西安电子科技大学;2008年
2 张爱军;水下潜器组合导航定位及数据融合技术研究[D];南京理工大学;2009年
3 韩剑辉;综合船桥系统体系结构与部分关键技术研究[D];天津大学;2009年
4 刘海军;雷达辐射源识别关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马妍;基于多波束测量数据的海底地形可导航性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 马士国;水下回收AUV的短基线导引与定位数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张海滨;稳健的自适应波束形成算法研究[D];大连理工大学;2010年
4 王大元;阵列多参数联合估计[D];南京航空航天大学;2010年
5 张涵;基于无线传感器网络和声波传播衰减的水下未知声源定位方法研究[D];上海交通大学;2011年
6 王大伟;运动母船回收AUV过程中数据融合方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 孙行衍;特种ROV定位及数据融合方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 张博;基于联合时频分析的战场复杂信号的检测、分离与识别[D];华中科技大学;2009年
9 李大鹏;导航接收机空域抗干扰及通道校正技术的研究与实现[D];电子科技大学;2010年
10 梁炎夏;实时阵列处理系统中的数据控制与波束形成实现[D];电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 斯德谊,乐强,沈士团;利用 Toeplitz 特性改善来波方向估计性能[J];北京航空航天大学学报;1998年03期
2 余崇智;在背景噪声中提取语言基频[J];电声技术;1981年04期
3 华一满;用线性滤波方法增强噪声中的语言信号[J];电声技术;1981年04期
4 徐柏龄 ,余崇智;用减噪声频谱法消除语言中的宽带噪声[J];电声技术;1981年04期
5 董大群,曾南,李斌;从噪声中提取瞬态信号──自适应权向量法[J];西北工业大学学报;1994年03期
6 杨益新,孙超;波束域加权子空间拟合算法[J];声学学报;2000年02期
7 智婉君,李志舜;基于传播算子的宽带源相干信号子空间测向方法[J];声学学报;2000年02期
8 杨益新,孙超;任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法[J];声学学报;2001年01期
9 孙进才,朱维杰,孙轶源;利用三元阵的相干干扰抵消原理及仿真研究[J];声学学报;2001年06期
10 孙超;圆弧阵中加权子空间拟合算法对目标的估计性能分析[J];信号处理;1998年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任超;吴嗣亮;王菊;李加琪;;基于可变对角加载的稳健空时波束形成算法[J];北京理工大学学报;2008年11期
2 杨莘元,陈四根,郝敬涛;相干条件下自适应波束形成性能研究[J];宇航学报;2004年05期
3 任超;吴嗣亮;王菊;李加琪;;一种新的宽带波束形成算法[J];北京理工大学学报;2008年05期
4 杨秀庭;孙贵青;陈新华;李启虎;;矢量水听器阵列MVDR波束形成器的性能研究[J];应用声学;2007年01期
5 吴碧;王华奎;汪新;;实现最佳左右舷分辨的三线阵最佳阵间距研究[J];声学技术;2009年06期
6 许锐锋;关建新;;多天线系统中的波束形成原理辨析[J];舰船电子工程;2011年09期
7 邱宏安;闫雷;罗超;;一种用时变FIR滤波器实现宽带恒定束宽波束形成器的方法[J];西北工业大学学报;2005年06期
8 张自嘉;王昌明;刘伟;;基于虚拟仪器的水声信号采集与处理[J];仪器仪表学报;2007年S1期
9 王东升;赵彦如;;智能天线技术及其在SCDMA系统中的应用[J];硅谷;2008年17期
10 刘潇;黄民;杨文娟;;相移多波束超声在管道检测中的应用[J];机械工程与自动化;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董明;范文涛;;基于二阶锥最优化的强干扰抑制宽带波束形成器[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
2 唐建生;;虚拟干扰源的扩展零陷宽带波束形成器设计[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 冯文文;李磊;;宽带一分三功分器的设计[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
4 古敏;;一种双频宽带微带天线的设计[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
5 张静远;蒋兴舟;;一种宽带参数估计器的性能分析[A];中国声学学会1999年青年学术会议[CYCA'99]论文集[C];1999年
6 郝新亚;耿刚德;吴为民;;1kHz以上宽带电火花声源的研制及其在水声中的应用[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
7 杜靖红;吴畏;;中国宽带市场的品牌建设[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
8 牛俊伟;钟顺时;;一种新型共面波导馈电缝隙天线[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
9 曾克秋;张玉兴;;C波段宽带低相噪雷达锁相频率合成器的研制[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
10 朱洪伟;黄宁;诸建平;;宽带固态功率放大器的设计及实现[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;宽带通信演绎无限精彩[N];人民邮电;2008年
2 刘鸣凤;卢家坝水泥项目电视电话宽带即将开通[N];广元日报;2009年
3 本报记者 张煜 编译;各国政府推动宽带建设 应对金融危机拉动经济[N];中国电子报;2009年
4 姜岩 冯俊伟 黄堃;移动宽带将助推手机改变媒体格局[N];中国贸易报;2010年
5 骆晓青;细节服务赢得市场[N];人民邮电;2008年
6 本报记者 张颖洁;宽带改变中国人生活方式的十大应用[N];通信信息报;2011年
7 李中朝;重庆实施村村通宽带惠民工程[N];人民邮电;2008年
8 赖佳 记者 蒲刚;全市实现宽带网络乡乡通[N];广元日报;2009年
9 撰文/程鹏 马晓亮;宽带通天下 网开财富门[N];南方日报;2009年
10 ;打造成功的移动宽带 三个关键着眼点[N];人民邮电;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱维杰;宽带水声阵列信号处理的原理及方法研究[D];西北工业大学;2003年
2 周围;移动通信智能天线关键技术研究[D];电子科技大学;2008年
3 李会勇;宽带数字阵列波束形成算法及应用研究[D];电子科技大学;2009年
4 郭元曦;水声阵列信号处理的并行实现研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 胡智勇;宽带光纤放大器技术与光通信光源技术[D];天津大学;2004年
6 赵辉;基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D];南京理工大学;2007年
7 陈超贤;稳健自适应波束形成的数值算法及其相关理论研究[D];中国海洋大学;2008年
8 彭建辉;基于凸优化理论的自适应波束形成技术[D];中国科学技术大学;2008年
9 李尚远;光控微波波束形成器中的调制技术及性能研究[D];清华大学;2010年
10 常虹;宽带侦收方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 唐金华;宽带波束形成器的研究与设计[D];南京航空航天大学;2010年
2 李雅梅;稳健的宽带波束形成器研究[D];西安电子科技大学;2004年
3 王海军;多波束形成算法和硬件实现研究[D];西北工业大学;2007年
4 赵娜;阵列信号处理中DOA估计及DBF技术研究[D];电子科技大学;2007年
5 庄玉双;舰艇通信智能天线系统[D];西安电子科技大学;2007年
6 王晓燕;智能天线中的波束形成算法研究[D];天津大学;2008年
7 胡岳青;智能天线自适应波束形成算法研究[D];辽宁工程技术大学;2008年
8 陈阳;矢量阵宽带波束形成和自适应相关器研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 林欢欢;基于TI系列高速DSP器件的信号处理机的设计[D];西北工业大学;2007年
10 李幸远;麦克风阵列语音增强系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2008年
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