摘要：建立一种复杂结构水听器基阵阵列流形计算模型。该模型运用声场计算的边界元方法,通过计算任意散射体表面声场分布,求出基阵阵元位置处声场响应,进而得到基阵阵列流形;基于该阵列流形,运用波束设计方法求出阵元权值,分别利用实测和理论阵列流形得到基阵实测波束以及理论波束。针对安装在半球形硬质铝壳体上的圆弧阵进行的水池实验,实验结果表明实测阵列流形和基于边界元方法的计算结果基本吻合,实测波束和理论波束相差不大,并且性能均优于按无指向性点接收器经相位补偿后相加所得到的波束。

摘要：本文首先针对窄带,分别设计出通带误差或阻带响应满足设定条件,以及通阻带归一化误差之和最小的最优空域矩阵滤波器。利用Lagrange乘子理论,给出了最优解,以及确定最优Lagrange乘子的方程,显著提高了空域矩阵滤波器的设计效率。通过广义奇异值分解,进一步提高了设计效率。其次,从理论上分析了特定频带空域矩阵滤波器对其他频带阵列流形的影响,并得出宽带空域矩阵滤波器的设计方案。仿真结果表明,本文方法可用于设计通阻带"位置"、"宽度"、"响应"恒定的宽带空域矩阵滤波器。

摘要：传统上以阵列孔径来比较各种线阵的测向性能,但这一指标没有考虑到阵元数目及阵列几何布局对阵列性能的影响。因子空间类算法需搜索阵列流形来进行测向,所以阵列流形对阵列性能有重要影响。阵列流形又是阵元数、阵列几何布局的函数,可通过阵列流形来研究阵元数、阵列几何布局与阵列测向性能的关系。在分析了线阵流形与线阵测向精度的关系的基础上,提出了一个基于线阵最小流形长度的指标来比较不同线阵的性能,该指标综合考虑了阵元数、阵列几何布局对阵列测向精度的影响。通过对此指标的讨论,给出了提高线阵测向精度的设计思路。对几个不同线阵的仿真证实了该指标的有效性,也验证了该设计思路的可行性。

摘要：为了检验“任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法”(声学学报, 2001;26(1):55—58)一文中提出的方法是否在实际系统中可行,我们针对24元均匀圆阵进行了湖上实验。基于实验数据,在覆盖一个倍频程带宽的8个频率点上形成了恒定束宽波束。实验圆阵的实测阵列流形和理论阵列流形存在较大误差,这表明该文采用的可适用于任意结构阵列的宽带恒定束宽波束形成方法具有良好的宽容性。

摘要：麦克风平面阵列布局方式的不同会导致其测向性能的不同,而现有的阵列设计方法并不能使麦克风面阵的测向性能达到最优且其计算复杂度高。针对该问题,本文提出了基于克拉美罗界(Cramer Rao Bound)的最优麦克风对称阵设计方法。该方法给出了设计最优麦克风对称阵的约束条件,该约束条件能够使各阵元之间的相对位置满足特定的关系,从而提高阵列测向精度,同时也能降低阵列设计复杂度。本文利用该方法设计出了最优麦克风对称阵,并对其测向性能进行了理论分析和仿真验证。结果表明,与常见布局阵列相比,按照本文方法设计出的最优麦克风对称阵的测向性能最优。

摘要：阵列测向系统的测向性能除了受所选算法影响外,阵列的几何结构也是重要的影响因素。本文利用微分几何工具,首先研究了平面阵阵列流形的微分几何参数与信号来向估计精度之间的关系,在此基础上推导并分析了圆阵在各方向上的测向性能与阵列几何布局的关系,讨论了影响测向性能的因素,最后给出了在圆阵孔径与阵元数固定的条件下,通过调整阵元在圆周上的位置来优化单信号入射时阵列某方向上测向性能的方法,并通过对几组不同几何布局的圆阵进行计算机仿真对比和分析,验证了设计思路的可行性,这为实际应用中阵列结构的选择提供了有用的参考。

摘要：利用阵列流形的微分几何作为分析工具,构造了实际使用中常见的平面天线阵的几何结构,并对这些阵列结构的测向精度进行了研究和全面仿真。通过比较各种天线阵几何结构的优劣,可以从中选择一种合适的、最优的阵列结构,避免设计的盲目性和随意性。这为超分辨阵列结构的选择和设计提供了一条有效的途径,在实际应用中将具有十分重要的参考价值。

摘要：在高分辨阵列测向系统中,均匀圆阵(UCA)是一种广泛使用的阵列结构。利用均匀圆阵的阵列流形的微分几何作为分析工具,对实际中常用的几种均匀圆阵的测向模糊进行了大量的计算机仿真试验,定量地给出了这些阵列的测向模糊方向和相应的秩,揭示了均匀圆阵的测向模糊性能与其阵元数和孔径之间的关系,得出了一些有实际意义的结论。这对工程应用时均匀圆阵的选择和构造具有很强的参考价值和指导意义,可以避免系统设计的盲目性和随意性。