摘要：研究了旁瓣约束下的期望主瓣幅度逼近问题,其包含双边绝对值不等式结构,为非凸波束设计问题。针对传统的多约束优化算法难以处理非凸结构,提出了两种迭代算法。一种对原优化问题作局域线性近似,将非凸约束转换为仿射约束,进而迭代局部二阶锥规划问题求解原问题。另一种通过引入辅助变量构建增广拉格朗日函数,将加权向量与各约束解耦合,交替迭代求解关于原变量、主瓣辅助变量与旁瓣辅助变量的三个子优化问题以给出初始非凸问题的解。针对子优化问题,通过灵活运用拉格朗日乘子技术构建了低复杂度求解方案。采用仿真和实测阵列流形验证设计效果,结果表明,所提两种迭代算法可实现主瓣幅度逼近,合成平顶波束图,且对阵型无依赖性。交替迭代法耗时显著低于迭代二阶锥规划法。

摘要：从理论上导出了传声器失配误差对适用于任意阵元数的一阶和二阶差分传声器圆阵的主瓣指向影响规律。揭示了传声器相位误差可造成一阶差分传声器圆阵主瓣指向产生反转现象,是影响其主瓣指向的主要因素。而对于二阶差分传声器圆阵,传声器相位误差和增益误差均可导致其主瓣指向产生反转现象和严重指向误差,进而造成阵列指向性因子严重下降,尤其在低频处失配误差的影响更为显著。然后给出了确保差分传声器圆阵主瓣指向正确时阵列设计参数所需满足的条件,并在此基础上进行了传声器失配误差的容差分析。分析结果表明,随着阵元数增多,失配误差的容差范围增大,差分传声器圆阵对传声器失配误差的敏感性相应降低。

摘要：首先从理论上分析了多项式结构宽带波束形成器的鲁棒性能。分别从传声器失配误差影响下阵列波束图扰动的统计分析以及白噪声增益分析两个方面揭示了影响多项式结构宽带波束形成器鲁棒性能的内在规律。发现当波束主瓣指向处于可调范围边缘时,与指向中心相比,多项式结构波束形成器的鲁棒性能变差。然后分析了影响多项式结构宽带波束形成器阵列指向性指数的主要因素,指出了多项式结构的截断误差会导致宽带波束形成器的主瓣指向出现偏差,进而造成阵列指向性指数性能下降。为了克服现有设计结构存在的缺陷,提出了一种具有波束主瓣指向自校正能力的改进设计结构。与现有设计结构不同,所提出的设计结构中的调向功能模块能够充分反映出波束期望指向和实际指向之间存在的非线性关系,避免了现有设计方法因采用线性调向功能模块而造成较大波束指向偏差的问题,有效改善了多项式结构宽带波束形成器的性能。

摘要：针对前视声呐线阵波束形成各向同性较差及半圆阵有效孔径受限的问题,提出了一种优化的圆弧接收阵列结构设计方法。根据不同的成像开角,设计圆弧接收阵圆心角使全部阵元参与所有来波方向的波束形成。建立圆弧接收阵的远近场聚焦模型,并推导圆弧接收阵的指向性函数,根据边界波束栅瓣阈值条件计算具有最佳波束性能的圆弧接收阵半径。对圆弧阵、线阵及半圆阵在不同扇区开角下的波束性能及扫查开角120°、纵深100 m的仿真图像对比表明,在成像开角为90°到130°时,圆弧接收阵主瓣性能提升了8%,边界波束栅瓣级优化了4%,交叉向分辨深度相对线阵与半圆阵分别增加了20 m和45 m,同时参数存储量仅为线阵的2.7%。该阵列兼具有效孔径大、波束各向同性的优点,能有效提高前视声呐系统探测性能,并降低算法实现难度。

摘要：针对常规波束形成算法零陷深度不够和主瓣难以控制的问题,提出一种主瓣约束下的零陷加深波束形成算法。该方法联合副瓣电平和零陷电平建立凸目标函数,利用内点法进行求解得到最优的波束形成权矩阵。理论分析和仿真实验证明了该方法不需要估计阵列的协方差矩阵,在设计的灵活度、副瓣电平控制、零陷深度等方面明显优于SMI方法。

摘要：一阶指向可调差分传声器阵列具有尺寸小、主瓣指向灵活可调、以及阵列响应不随频率变化等优点,因而在音频处理领域得到了重要关注。但差分传声器阵列对阵元失配误差较为敏感,在实际设计中需要予以考虑。前后向比直接反映了传声器阵列对后向噪声干扰的抑制程度,是差分传声器阵列设计中的重要指标。本文从理论上深入剖析了失配误差对一阶指向可调差分传声器阵列前后向比性能的影响,揭示了其中蕴含的规律。在此基础上,针对实际中同时存在随机失配误差情况,提出了一种最差性能优化设计方法。仿真实验和实测实验验证了本文理论分析的正确性和所提优化设计方法的有效性。

摘要：在有限平面范围内使用较少的麦克风数量设计阵列构型,使得阵列具有更好的性能是声源定位系统中需解决的首要问题。文中提出了一种基于遗传算法的阵列优化方法,该方法以阵列波束方向图的主瓣宽度和旁瓣级为基础,兼顾麦克风的数量设计了遗传算法的适应度目标函数,通过改进遗传算法,使其在麦克风阵列优化的应用中得到实现。仿真结果表明,与传统的十字形和矩形平面均匀阵列相比,优化后的阵列构型在保证阵列性能的同时,可以减少麦克风的使用数量。相比于粒子群优化算法,改进遗传算法优化后的阵列具有更优异的性能。

摘要：本文通过对栅瓣的理论分析和计算结果,提出一种设计多“主瓣”阵的新方法。

摘要：船载单脉冲雷达跟踪目标时存在着副瓣识别的问题,当前主要依靠操作人员经验和能力识别主副瓣的方法风险较高。对副瓣跟踪的原理进行理论分析,得出了副瓣跟踪的特性,并依此提出了一种主副瓣识别的新方法,并通过仿真分析和实测结果验证了该方法的正确性。利用该方法设计了船载单脉冲雷达主副瓣自动识别系统,采用分类器自动完成主副瓣的识别。通过跟踪实际目标,表明该方法识别过程快速、结果准确。同时该方法也可用于陆站雷达系统。

摘要：空间目标在窄波束天线主波束内停留的时间较短,通过人工方式转自跟踪难度较大,容易造成丢失目标或者副瓣跟踪,通过对人工捕获过程中操作手的思维过程和判断过程进行抽象分析,设计了一种自动捕获模型,可在无人操作的情况下,成功捕获目标并稳定跟踪,经试验验证,取得比较理想的效果。