摘要：从一般离散阵列的指向性计算公式出发,利用对称阵列的对称特性简化了计算公式,得出对称离散阵列的通用计算方法,并进一步推广到连续对称阵列指向性计算。利用简化公式分析了分裂波束鱼探仪换能器的指向性特性,并优化分裂波束鱼探仪换能器的阵形设计,得出其设计参数的一般取值范围。根据优化后的设计参数,研制了一款70 kHz分裂波束鱼探仪换能器。通过消声水池测试,其实测指向性与理论计算非常吻合,水平方向与垂直方向的旁瓣级均达到-20 dB以下。同时也验证了简化后的计算公式对于对称阵列的指向性计算的有效性。

摘要：声学阵列波束形成器的阵增益、旁瓣级、稳健性等多个指标相互关联,对于包含加权向量范数约束和旁瓣控制的高增益波束优化设计问题,针对传统的内点法波束优化算法硬件实现困难及计算复杂度大等问题,提出了多约束交替迭代求解方法。通过引入辅助变量将范数约束和旁瓣约束解耦合,进而将多约束优化转化为两组单约束优化问题。给出了优化子问题的解析或近似解。理论分析表明,与现有内点优化算法相比,所提方法计算量较小,单次迭代复杂度仅为变量及约束个数的二次多项式。采用仿真和实测的阵列流形验证了设计效果,结果表明所提方法可实现旁瓣级,阵增益和稳健性等多个波束设计指标的合理折中,计算精度与二阶锥规划算法相当,但计算量更小。

摘要：超声传感器阵列指向性决定了参量阵扬声器再现音频指向性的性能。提高超声发射阵的指向性也是实现高指向性低频声波的关键技术之一。基于阵列指向性基本理论及与线列阵组合平面阵进行分析比较,提出了一种球面六边形阵列。仿真试验结果表明,球面六边形阵列扬声器不仅完全消除栅瓣,主瓣宽度也更窄。且采用改进的遗传算法通过幅度加权优化该阵列使其旁瓣级低于-20 dB,进一步优化了指向性性能。

摘要：提出了基于仿真退火算法优化思想的任意宽带波束设计方法,其期望响应由工作频带划分成的等间隔窄子带上旁瓣波束形成权系数构成。各个子带上的低旁瓣波束则采用基于仿真退火波束形成原理的波束优化设计方法得到。借助计算机对二十四元圆阵进行波束优化设计。结果表明,使用上述方法设计的波束与常规方法相比,获得了更低的旁瓣级和更稳定束宽,充分说明了方法的可行性和有效性。

摘要：研究一种具有超增益性能的单向水听器作阵元的基阵的性能。为改善海水中信号的精度和分辨率,对小尺度阵列稳健的波束形成方法进行了研究。采用不同的算法,求出相应的权矢量,从而得出不同条件下的波束图及阵增益。通过比较优选出所需的权矢量,完成波束形成器的设计。通过仿真比较了四种不同的波束形成算法,分别得出不同信噪比条件下小型化线列阵的波束图。通过对基阵的波束图、增益及稳健性等特性的研究,分析比较了几种波束形成方法的优缺点。仿真结果表明,改进的白噪声增益约束法既可获得高的增益,又具有好的稳健性。

摘要：传声器阵列阵形对波束形成的输出有重要影响,性能优良的传声器阵列阵形应该具备较低的旁瓣和较窄的主瓣,根据设计合理的阵列阵形可以取得较好的识别效果。基于传统传声器阵列优化设计方法可以实现综合性能较优异的阵形,但若对机器设备特定的频谱特征进行针对性阵形设计,则可获得更优异的阵列性能。文中提出针对特定频谱特征的传声器阵列阵形设计方法,并在半消声实验室内进行声源定位识别,实验证明所提出的依据特定噪声源频率设计的阵列阵形可以更好定位特定频率的噪声源。

摘要：提出了基于遗传算法优化思想的波束设计方法,借助计算机对二十元阵进行波束优化设计。结果表明,使用该方法设计的波束与常规方法相比,获得了更低的旁瓣级,充分说明了方法的可行性和有效性,为多元任意阵的波束设计提供了有益参考。

摘要：在声呐系统中,通常希望换能器基阵的发射或者接收波束具有较低的旁瓣,一般采用幅度加权的方式实现。将线列阵划分为部分阵元重叠的二级复合阵,再根据各子阵等效阵元幅度加权系数的分布形式,利用卷积公式计算出各阵元最终的加权系数,并对其产生的指向性进行研究。经仿真实验分析发现,在阵元数目较多时,适当地将线列阵划分为重叠复合阵再设计加权系数,可以使旁瓣总功率更低,使基阵发射或者接收的能量更加集中,为水声换能器基阵波束设计提供参考。

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：针对常规波束形成处理下的平面点圆声基阵的性能提升需求,对平面点圆声基阵的波束形成方法进行描述,提出平面点圆声基阵的阵型布置及性能评价标准,并对平面点圆声基阵的阵型进行优化与仿真分析。相比于常规的点圆声基阵结构,在常规波束形成下,增加斜边的点圆声基阵点圆声基阵斜边阵元,可以较大幅度地降低系统的旁瓣级,且点圆声基阵斜边位于点圆声基阵外侧可以较大幅度提升系统整体性能,在设计时需综合考虑点圆声基阵在整个工作频段上的性能,以决定斜边阵元位置。