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虚拟阵列扩展研究

作　者: 黄金城
导　师: 李秀坤
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 四阶累积量内插法外推法
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 129次
引　用: 2次
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内容摘要

基阵的角度分辨力受到基阵孔径的限制，俗称“瑞利限”。本文主要研究虚拟阵列扩展技术，构造虚拟阵元位置处的信号或信息，扩展阵列孔径，提高角度分辨力。本文首先简要介绍了常规波束形成的原理和矢量信号处理的基础，并利用常规波束形成对虚拟后的阵元信号进行处理和性能比较。然后研究了三种虚拟阵列扩展方法:四阶累积量法、外推法、内插法。四阶累积量虚拟阵列扩展法能够抑制高斯噪声，将基阵扩展到二倍孔径。论文的工作将该方法推广到矢量阵信号处理上。常规外推法在信噪比较低时性能较差，改进方法利用Bartlett空间谱作为先验知识，使其适合于水声阵列信号处理。常规的内插法主要应用于阵型变换，不适用于线阵的孔径扩展，论文将内插思想与自回归AR模型相结合，使得内插法适用于线阵孔径扩展。本论文的主要内容是对于上述三种方法都进行理论建模、实验仿真，比较它们间的优劣势。仿真实验结果表明:四阶累积量法效果好，但计算量大，不能够恢复时域信息;对于两个目标靠得太近时，外推法效果不好，外推性能受到信源个数影响;内插法需要知道信源的个数，扩展能力也受到信源个数影响。最后，利用三种算法分别对实验数据进行处理，验证算法的性能。处理结果表明了三种方法处理效果都较常规波束形成有很大提高。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 立题意义  10-11
  1.2 研究现状  11-15
  1.3 论文研究内容  15-16
第2章阵列信号处理基础  16-23
  2.1 常规波束形成原理  16-18
  2.2 阵列性能度量  18-19
  2.3 阵列加权技术  19
  2.4 矢量信号处理基础  19-21
  2.5 矢量水听器阵列输出模型  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第3章虚拟阵列扩展技术  23-58
  3.1 四阶累积量虚拟阵列扩展  23-33
    3.1.1 信号的累积量特性分析  23-24
    3.1.2 四阶累积量扩展原理  24-26
    3.1.3 矢量阵四阶累积量阵列扩展技术  26-29
    3.1.4 算法仿真  29-33
  3.2 外推法虚拟阵列扩展  33-46
    3.2.1 外推法虚拟阵列扩展基本原理  33-35
    3.2.2 稳健的外推法虚拟阵列扩展  35-36
    3.2.3 外推法虚拟阵列扩展阵增益  36-38
    3.2.4 算法仿真  38-46
  3.3 内插阵列虚拟阵元扩展  46-54
    3.3.1 内插阵列基本原理  46-47
    3.3.2 改进的内插阵列法虚拟阵列扩展  47-51
    3.3.3 算法仿真  51-54
  3.4 算法对比评估  54-57
    3.4.1 算法间性能对比  54-56
    3.4.2 虚拟阵列技术的优势与劣势  56-57
  3.5 本章小结  57-58
第4章数据处理及分析  58-67
  4.1 前视声呐数据处理  58-64
    4.1.1 试验情况一  58-60
    4.1.2 试验情况二  60-62
    4.1.3 试验情况三  62-64
  4.2 矢量阵数据处理  64-65
  4.3 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74

虚拟阵列扩展研究

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