共形阵

摘要： 为了满足卫星和地面实现通信的需求,设计了一种共形阵的星地通信面接收波束形成器.采用球面阵圆极化天线的形式,在FPGA平台上完成信号处理.系统可以完成对信号的接收、下变频和数字波束形成等功能.系统内置整套卫星定位和数字波束形成算法,可根据上位机给出的星历平根数据,自主完成实时计算卫星位置、波束指向角度和权系数,可同时完成6个波束的形成.实现了方位范围全覆盖,俯仰覆盖75°范围的空间大范围波束扫描.天线拥有左旋右旋双通道,可以根据发射信号的极化方式选择其中一种通道进行数字波束形成,增强了抗干扰性能.实验结果表明,接收站性能良好,在暗场测试环境下,理论性能最差的角度上的G/T值可达到-13.2 dB/K,可满足星地通信的需求.

摘要： 传统波束优化手段应用于共形阵二维波束优化时,存在旁瓣水平高的问题.文中基于凸优化理论,提出了两种适用于共形阵列二维波束旁瓣优化的二阶锥规划方法.第一种是设定主瓣宽度下的最低旁瓣波束形成,第二种是设定期望旁瓣级的高增益等旁瓣波束形成.仿真结果表明相比于常规波束形成和其它波束优化方法,第一种方法在相同主瓣宽度约束条件下可以得到最低的旁瓣级,第二种方法得到的旁瓣级可以满足设定要求且有更高阵增益.

摘要： 频控阵多输入多输出(FDA-MIMO)雷达是一种具有距离-角度-时间依赖性波束模式且能够提高自由度的系统.该文将可实现降低空气动力学对载体影响、附着在载体表面的共形阵列引入到FDA-MIMO雷达中.首先创建共形FDA-MIMO测量模型,推导参数估计的克拉默-拉奥下界(CRLB).为了避免传统三维多重信号分类算法(3D-MUSIC)三维搜索,提出一种降维多信号分类(RD-MUSIC)算法实现目标参数估计.仿真结果表明,该算法与3D-MUSIC算法相比,估计精度有所下降,但计算复杂度显著降低.此外,与3D-MUSIC算法相比,该算法具有更好的多目标距离估计性能.

摘要： 为了实现高功率共形阵列天线,提出并设计了一种可用于柱面组阵的Ku波段80单元长直线螺旋阵列天线.通过对探针结构的改进,并在馈电系统中采用多种形式探针,解决了长直线阵列设计中馈电系统反射大、 单元耦合需求差异大的问题,实现了单元天线的近似等幅馈电.通过对封口方式的改进,确保了该直线阵对能量的充分利用.阵列天线设计结果表明:在12～13 GHz的频带范围内反射系数小于-28 dB;在中心频点12.5 GHz处增益为26.1 dB,轴比为1.72 dB,设计功率容量为166 MW,口径效率达到90％.该阵列天线具备高功率、 高增益优势的同时,能够更好地适应柱面共形的需求.

摘要： 针对常规波束形成运用到共形阵列时旁瓣水平高的问题,通过分析实际共形阵列布阵和接收特性,将凸优化技术与陈列信号处理技术相结合,提出2种加权向量范数约束二阶锥规划(Second Order Cone)方法:一种是旁瓣最低主瓣最小加权CBF法;另一种是给定旁瓣级的高增益加权CBF法.仿真和外场试验结果表明,在主瓣保持不变情况下,该方法比Capon波束形成和其他方法压制的旁瓣级更低,而相同旁瓣级压制的情况下该方法阵增益更高.

摘要： 随着各种水下工程应用需求的不断拓展,自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)凭借其在操作便利性上的优势应用越来越广泛.特别是在浅水环境(小于200 m)中的水下地形地貌测绘和应急搜救中,便携式AUV发挥的作用更加明显.由于搭载能力有限,便携式AUV大都难以实现水下地形地貌的一体化测绘和目标搜寻任务.文章采用模块化平台设计、共形阵声呐安装和声信号兼容处理等技术,实现了多波束声呐和侧扫声呐在便携式AUV上的搭载,并进行了海上试验.试验结果证明,便携式AUV可以实现水下目标自主搜寻的能力.

摘要： In order to overcome the disadvantage of high sidelobes caused by different orientations of the antenna elements ,a transmit w aveform design method for the conformal multiple input multiple output (M IM O ) radar based on virtual aperture projection is proposed ,taking the circular array as an example .Firstly ,on the basis of accurate modeling of each element , a regular virtual array is obtained by virtual projection of the conformal array ;secondly ,the w aveform design problem is transformed into the rank minimization problem of the transmit w aveform covariance matrix by vectorising the transmit signal matrix .Finally ,by using the log‐det heuristic algorithm ,a convex model for the waveform design of the virtual array is established ,w hich can be solved effectively by the convex toolbox .T he simulation results show that compared w ith the existing methods , this method can design a lower side lobe transmit w aveform for conformal M IM O radar .%为了克服共形阵天线单元指向互异带来波形旁瓣高的缺点,该文以圆弧阵为例,提出一种基于虚拟孔径投影的共形阵多输入多输出(multiple input multiple output ,M IM O )雷达发射波形设计方法.该方法首先对各阵元指向进行精确建模,并通过共形阵虚拟投影方法,获得规则虚拟投影阵列;其次向量化发射信号矩阵,将发射波形设计问题转为发射信号协方差矩阵降秩问题;最后通过log‐det heuristic 算法获得针对该虚拟阵列波形设计的凸优化数学模型,并利用凸优化工具箱对其求解.仿真结果表明,相较于现有方法,该方法能够对共形阵M IM O雷达设计更低旁瓣的发射波形.

摘要： 针对现代潜艇隐身性能越来越好,威胁不断增大,反潜作战面临巨大挑战的形势下,本文从国外声呐技术发展的角度,研究了国外声呐技术整体发展态势,并对国外典型现役声呐装备进行分析,总结出国外在声呐技术领域的未来发展方向及重点,为我国声呐技术的发展提供参考.

摘要： 在宽带信号波束形成中,传统的波束形成方法会导致天线波束指向偏移和主瓣展宽,因此需要使用时延补偿单元。针对共形阵宽带波束形成中低运算量、高延迟精度的要求,本文提出把实时延迟划分成整数部分和分数部分,采用低阶FIR滤波器和高阶FIR滤波器级联的数字波束形成装置。仿真结果表明,本文提出的方法有效地解决了宽带信号波束图指向偏移、主瓣展宽的问题。

摘要： 在理想情况下,共形阵上的水听器对来自不同方向的信号响应相同,大多数波束形成算法也都以此为前提.然而在实际应用中,由于受到基阵架障板的遮挡和散射,以及来自搭载平台的强干扰等因素的影响,导致基阵上各个水听器对接收同一信号的响应不一致,使得实际基阵的阵列流形与理论信号处理算法产生失配,削弱了舷侧阵的性能.

摘要： 由于近场噪声的影响,艇体共形阵被动声纳性能受到极大抑制.传统的声纳优化方法无法在低信噪比下取得较理想的效果,因此本文提出了一种以优化声纳检测系数为标准的设计方法,它能够有效减小近场噪声的影响,极大提高共形阵在低信噪比下的探测性能,并通过实际数据对该方法进行了检验,验证了此方法的有效性.

摘要： 在工程实际中, 声接收基阵波束设计和优化的一个重要问题是实际阵列流形的获取。由于实际测量阵列流形的工作面临很多困难, 难以推广使用, 本文提出声场预报的方法, 使用ANSYS和SYSNO ISE软件模拟测量阵列流形的过程, 通过对复杂结构基阵的声场进行数值预报, 得到了与实际相符合的基阵阵列流形, 并通过共形阵水池实验验证了该方法的有效性。

摘要： 用边界元方法, 给出了水声发射换能器共形阵各阵元的单元指向性以及基阵的自然波束指向性和束控波束指向性。首先建立了换能器共形阵的边界元模型, 并根据换能器结构和声传播介质建立了模型的边界条件, 计算了其辐射指向性。然后在消声水池中对共形阵各阵元以及基阵的辐射指向性进行了实验测量。将理论计算结果与实验测量结果进行了对比, 二者吻合得比较好。研究结果表明基于边界元方法建立的模型及计算方法, 对基阵的辐射指向性进行理论计算和预报是可行的。

摘要： 在工程实际中, 声接收基阵波束设计和优化的一个重要问题是实际阵列流形的获取。由于实际测量阵列流形的工作面临很多困难, 难以推广使用, 本文提出声场预报的方法, 使用ANSYS和SYSNO ISE软件模拟测量阵列流形的过程, 通过对复杂结构基阵的声场进行数值预报, 得到了与实际相符合的基阵阵列流形, 并通过共形阵水池实验验证了该方法的有效性。

摘要： 用边界元方法, 给出了水声发射换能器共形阵各阵元的单元指向性以及基阵的自然波束指向性和束控波束指向性。首先建立了换能器共形阵的边界元模型, 并根据换能器结构和声传播介质建立了模型的边界条件, 计算了其辐射指向性。然后在消声水池中对共形阵各阵元以及基阵的辐射指向性进行了实验测量。将理论计算结果与实验测量结果进行了对比, 二者吻合得比较好。研究结果表明基于边界元方法建立的模型及计算方法, 对基阵的辐射指向性进行理论计算和预报是可行的。

摘要： 本文用边界元理论结合优化方法计算了水声发射换能器共形阵在期望辐射方向性下的振速加权向量.首先由边界元方程推导出换能器阵辐射声场的声压与振速加权向量之间的关系式,然后提出振速的两种加权方式,并给出了计算实例.

摘要： 传统的流线型水下航行器的导航声纳基阵一般采用端顶平面阵.共形阵设计可能是它的一种新发展.该设计的重大突破在于,改单纯的端顶平面布阵为沿着流线型头部的外形曲面布阵.其结果是基阵孔径增大了、总的阵元数增多了,空间增益有所提高,并因此出现了一些常规阵不具有的新特性.一种布阵样式会呈现一种独特的阵形结构形态,因而有可能存在多种型式的共形阵.本文在分析共形阵布阵样式的基础上完成了一些共形阵的结构形态及其特点的分析,获得了一些重要的认识:①共形阵是多子阵组合结构,一个复杂的共形阵其实是由若干个不同的共形子阵组合而成的;②阵元分布样式的多样性决定了共形阵可能有多种结构形态,例如碗形共形阵(包括双耳碗形共形阵)、旁侧型共形阵、面一线组合型共形阵、线组合型共形阵等.文章分析了各型共形阵的特点及其可能的潜在用途.

摘要： 本文讨论了水下平头流线体共形阵的布阵方法及可视化图形表示,线型旋转加常规布阵法可以得到各种实用的复杂共形阵,包括单/双平面共形阵、均匀型三维共形阵和节省型三维共形阵.

摘要： 采用矩量法结合栅线模型对与有限长圆柱面共形偶极子天线阵中单元特性进行分析计算,研究共形阵单元的阻抗、方向图和互耦特性,对一副8×8圆弧共形偶极子天线阵的方向图进行计算,计算结果与实测结果吻合良好。

摘要： 本发明提供了一种共形水声设备基阵架工装及基阵架安装定位方法，包括：底部支撑部、中部支撑部和上部支撑部。底部支撑部具有适配基阵架底部的结构，用于支撑基阵架底部。中部支撑部具有适配基阵架中部的结构，中部支撑部固定于底部支撑部，中部支撑部用于支撑基阵架中部。上部支撑部具有适配基阵架上部的结构，上部支撑部固定于底部支撑部，上部支撑部用于支撑基阵架上部。本发明解决了基阵架在安装过程中容易变形和基阵架安装定位精度低的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于共形频控阵MIMO雷达的降维参数估计方法，属于频控阵雷达技术领域，本发明结合频控阵的距离‑时间‑角度依赖性波束图、MIMO雷达增加自由度以及共形阵列减轻对载体空气动力学影响的优势，通过欧拉旋转建模使用共形阵列作为频控阵的几何结构，建立共形频控阵MIMO雷达模型，通过构造二次规划问题，得到距离维信息的角度表达，将算法从三维搜索降为二维搜索和一维搜索的结合。相比现有多重信号分类方法(MUSIC)方法，改进的降维MUSIC方法在性能损失可容忍的情况下，采用该方法极大降低了共形频控阵MIMO雷达参数估计的计算量，尤其在高搜索精度下，运算效率提升约1000倍。

摘要： 本发明公开了一种基于解空间裁剪粒子群算法的共形阵方向图综合方法，该方法首先选取多优化目标中的峰值旁瓣电平指标，设计了基于改进幅相投影法和快速傅里叶变换的迭代过程，完成阵元激励幅度动态范围约束下的方向图单目标综合；并基于上述迭代得到的共形阵阵元激励，进行粒子群算法解空间裁剪，使粒子群进行小范围的精细化搜索，最终实现共形阵方向图的多目标综合，得到满足多个优化目标的共形阵阵元激励。本发明使用低复杂度快速傅里叶变换方法对粒子群算法解空间进行裁剪，降低算法计算量，有效避免了粒子群算法的局部收敛问题，显著提升了粒子群算法解决共形阵方向图多目标综合问题时的算法性能。

摘要： 本发明公开了一种基于凸优化理论的共形阵二维波束优化方法，属于水声阵列信号处理技术领域。本方法包括以下步骤：对共形阵扫描空间进行主瓣区域、旁瓣区域进行划分；初始化半主瓣宽度，通过迭代求解设定期望旁瓣级下的最窄主瓣宽度；将波束形成优化问题表示成凸优化二阶锥约束形式，利用内点法求出加权向量的最优解，从而得到均匀低旁瓣的二维波束响应图。本发明得到的二维波束图具有更低的旁瓣水平，且旁瓣为均匀旁瓣，具有更优良的波束指向性。本发明在MVDR方法基础上设计的约束方程使得二维波束形成相比传统方法可以获得更高的阵增益。此外，本发明中对加权向量范数的约束使得二维波束形成相比传统方法具有更高的稳健性。

摘要： 本发明属于天线技术领域，具体涉及用于机载预警共形阵俯仰探测波束赋形的设计方法，该设计方法的核心是通过在修正的伯恩斯坦多项式中引入幅度控制变量。通过这种方法，一方面使优化过程中优化变量减少加快优化速度，另一方面引入的幅度控制变量可使整个阵列副瓣电平降低这对于机载预警雷达探测而言是十分有利的。同时优化所得的单元激励变化平缓利于馈电网络的设计，使得相应的建造成本也大大降低。该方法可用于预警雷达俯仰面探测波束赋形设计、改善阵列副瓣和简化阵列馈电网络设计。

摘要： 本发明提出一种共形阵声纳接收阵隔振装置，包括上隔振单元和下隔振单元，上隔振单元由倒装板和上隔振器组成，下隔振单元为下隔振器，上、下隔振器均由上安装板、夹层橡胶和下安装板组成，上、下安装板的两侧均设有螺栓孔，上隔振器倒置，其上安装板与倒装板相螺接，倒装板与艇体相螺接，其下安装板与共形阵声纳接收阵的上安装法兰面相螺接，下隔振器的上安装板与共形阵声纳接收阵的下安装法兰面相螺接，其下安装板与艇体相螺接。本发明在材料搭配、装置结构和参数设计方面进行了优化设计，经过仿真计算，能够满足减振效果、摆动幅度等设计指标要求。

摘要： 本发明公开了一种用于共形阵的光纤水听器阵元，所述光纤水听器的探头封装于透声壳体内，所述透声壳体通过基座实现阵元的固定安装列阵；所述探头通过变形的弹簧固定安装在透声壳体内部，并且，所述透声壳体内部充满阻尼液体。本发明的光纤水听器探头通过弹簧竖直悬挂在两个支撑圆环上，并通过三个支撑杆安装在基座上，基座与透声罩形成一个填充满阻尼液体的透声壳体结构，将光纤水听器探头封装成独立阵元，通过弹簧与阻尼液体组合的形式实现整个阵元减振降噪设计，通过基座可以实现阵元在共形阵上的列阵组装。

摘要： 本发明公开了一种基于广义旁瓣相消的共形阵抗干扰方法，主要解决现有技术存在的抗干扰带来期望信号能量损失以及大规模共形阵抗干扰计算复杂度高的问题。本发明的具体实施步骤为：接受导航卫星回波数据；自适应选取有效阵元；构建广义旁瓣相消器的降维矩阵；计算广义旁瓣相消器自适应权矢量；将广义旁瓣相消器自适应权矢量与有效阵元回波数据矩阵相乘对其进行抗干扰处理。本发明能够抑制低空强干扰的同时保留目标的回波能量，降低计算复杂度，利于工程实现。可应用于大规模共形阵列抑制低空强干扰。

摘要： 本发明公开了一种共形阵机载雷达空时杂波谱自适应补偿与杂波抑制方法，包括，步骤1：对共形阵机载雷达回波数据进行虚拟均匀线阵变换处理；步骤2：对步骤1处理后的数据进行空时滑窗处理；步骤3：针对步骤2处理后的数据，估计得到待检测距离单元的四维空时杂波谱；步骤4：将步骤3的估计结果映射为具有相同方位角和俯仰角的共形阵四维网格上的功率；步骤5：利用步骤4的映射结果，以最大不模糊距离单元对应的四维网格作为参考点，进行近程杂波补偿处理；步骤6：利用步骤5的处理结果，估计得到待检测距离单元的杂波协方差矩阵；步骤7：根据步骤6的估计结果形成空时自适应权值，完成杂波抑制。

摘要： 本实用新型公开了一种用于共形阵的光纤水听器阵元，所述光纤水听器的探头封装于透声壳体内，所述透声壳体通过基座实现阵元的固定安装列阵；所述探头通过变形的弹簧固定安装在透声壳体内部，并且，所述透声壳体内部充满阻尼液体。本实用新型的光纤水听器探头通过弹簧竖直悬挂在两个支撑圆环上，并通过三个支撑杆安装在基座上，基座与透声罩形成一个填充满阻尼液体的透声壳体结构，将光纤水听器探头封装成独立阵元，通过弹簧与阻尼液体组合的形式实现整个阵元减振降噪设计，通过基座可以实现阵元在共形阵上的列阵组装。