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水下运动平台的广义Radon变换目标参数估计方法
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作者 孙大军 卢明洋 +2 位作者 梅继丹 王少伯 焦宏浩 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2133-2142,共10页
针对传统目标运动分析算法受静止单平台可观测性限制的问题,本文提出了一种基于广义Radon变换的水下运动平台目标参数估计方法。在观测平台自身的运动参数已知的假设下,推导了目标方位与各运动参数的数学关系,在此基础上通过对平台声呐... 针对传统目标运动分析算法受静止单平台可观测性限制的问题,本文提出了一种基于广义Radon变换的水下运动平台目标参数估计方法。在观测平台自身的运动参数已知的假设下,推导了目标方位与各运动参数的数学关系,在此基础上通过对平台声呐测得的目标时间方位历程进行广义Radon变换,依次得到目标的航向角、速度以及目标相对于探测平台的初距,最终实现目标运动轨迹的解算。利用矢量阵的仿真数据对方法的可行性进行了分析验证,结果表明:作为一种批处理类方法,该方法无需进行迭代运算,易于实现,在较低信噪比条件下仍具有很好的估计精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 目标参数估计 广义Radon变换 时间方位历程 水下运动平台 目标轨迹估计 匀速直航 加速度 矢量阵
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基于反卷积的双线阵聚焦波束形成被动定位方法
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作者 马超 梅继丹 陈奕宏 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期275-280,共6页
为了提高双线阵聚焦波束形成在阵元数少或频率低时的定位精度,文章研究了一种基于反卷积的双线阵聚焦波束形成被动定位方法。首先在测量区内对双线阵接收信号进行球面波补偿,给出噪声源分布的声图信息。然后根据阵型的参数,计算双线阵... 为了提高双线阵聚焦波束形成在阵元数少或频率低时的定位精度,文章研究了一种基于反卷积的双线阵聚焦波束形成被动定位方法。首先在测量区内对双线阵接收信号进行球面波补偿,给出噪声源分布的声图信息。然后根据阵型的参数,计算双线阵的指向性函数。最后利用一种适用于移变阵列的二维扩展R-L反卷积算法,对声图波束输出和双线阵的指向性函数做反卷积,求解基于反卷积波束形成的源的分布。该方法旁瓣更低,分辨力更高,有效提高双线阵聚焦波束形成的定位精度和左右舷分辨能力,为后续的减振降噪、噪声检测等工作提供了参考。 展开更多
关键词 反卷积 聚焦波束形成 声源定位 定位精度
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Bartlett波束形成的波束零限权设计 被引量:6
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作者 梅继丹 惠俊英 +2 位作者 王逸林 余赟 周伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1315-1318,共4页
为了抑制相干噪声源干扰,给出了一种Bartlett波束形成的波束零限权矢量设计方法,可以形成单个或多个波束指向性零点.经过理论推导给出了权的解析形式,其形式只与干扰源方位有关.与传统的自适应方法相比,它的权值不依赖于接收信号,因此... 为了抑制相干噪声源干扰,给出了一种Bartlett波束形成的波束零限权矢量设计方法,可以形成单个或多个波束指向性零点.经过理论推导给出了权的解析形式,其形式只与干扰源方位有关.与传统的自适应方法相比,它的权值不依赖于接收信号,因此具有更好的稳定性;当干扰方位确定时,权向量为只与干扰方位有关的固定形式,因此不需要实时计算,具有计算量小的优点.仿真结果表明,该权可以有效地对单个或多个干扰方向形成波束零限,且对旁瓣有一定降低作用,可用于抗相干噪声源干扰. 展开更多
关键词 Bartlett波束形成 波束形成零限 宽带波束形成 空间滤波器
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水平阵聚焦波束形成声图定位算法研究 被引量:21
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作者 梅继丹 惠俊英 惠娟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期773-778,共6页
为解决一些特定情况下需要的近场高精度定位问题提出了聚焦波束形成声图定位法.该方法根据测量区内不同位置对各阵元接收信号进行球面波补偿,获得目标声源的分布.根据声图来给出目标方位,距离进行定位.为了减少计算量,先测量目标方位,... 为解决一些特定情况下需要的近场高精度定位问题提出了聚焦波束形成声图定位法.该方法根据测量区内不同位置对各阵元接收信号进行球面波补偿,获得目标声源的分布.根据声图来给出目标方位,距离进行定位.为了减少计算量,先测量目标方位,然后只对该方位附近小角度进行扫描.利用分频段综合的方法抑制由阵型引起的声干涉.经研究表明,该算法能够给出水下目标声源的二维声图并对近场目标进行高精度定位. 展开更多
关键词 聚焦波束形成 声图定位 方位估计 声干涉 分频
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基于非负最小二乘的矢量阵反卷积波束形成方法 被引量:7
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作者 孙大军 马超 +1 位作者 梅继丹 石文佩 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1217-1223,共7页
针对现有反卷积波束形成方法无法直接适用于矢量阵等具有移变点扩散函数阵列的问题,本文给出了一种利用非负最小二乘法进行矢量阵这种移变模型的反卷积求解方法。推导了矢量阵的广义卷积模型,并在常规矢量阵波束输出、矢量阵点扩散函数... 针对现有反卷积波束形成方法无法直接适用于矢量阵等具有移变点扩散函数阵列的问题,本文给出了一种利用非负最小二乘法进行矢量阵这种移变模型的反卷积求解方法。推导了矢量阵的广义卷积模型,并在常规矢量阵波束输出、矢量阵点扩散函数字典、目标函数之间建立差函数方程组,通过最小化差函数的原则来实现对目标函数的求解,从而实现矢量阵反卷积波束形成处理。本文方法同样适用于其他移变模型阵列反卷积求解。对本文方法与传统波束形成、最小方差无畸变响应和多重信号分类方法在主瓣宽度、旁瓣级和稳健性等方面的性能进行了对比分析。结果表明本文方法在存在阵元位置误差情况下具有更窄的主瓣宽度和更低的主旁瓣比。 展开更多
关键词 矢量阵 反卷积波束形成 移变点扩散函数 非负最小二乘 高分辨 稳健性
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反卷积波束形成技术在水声阵列中的应用 被引量:6
6
作者 孙大军 马超 +2 位作者 梅继丹 杨宛珊 魏秋雨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期860-869,共10页
反卷积波束形成技术是一种可以同时获得窄波束和低旁瓣效果的稳健高分辨波束形成方法,其在等间距声压线阵、矢量阵和圆阵中的应用效果已经得到验证,表现出了稳健的高分辨处理性能。为了将该技术更好地运用到水声阵处理中,本文对多种水... 反卷积波束形成技术是一种可以同时获得窄波束和低旁瓣效果的稳健高分辨波束形成方法,其在等间距声压线阵、矢量阵和圆阵中的应用效果已经得到验证,表现出了稳健的高分辨处理性能。为了将该技术更好地运用到水声阵处理中,本文对多种水下常用阵列形式的波束形成卷积模型进行了分析推导,将其按照卷积模型类型进行了分类综述,并将其划分为波束图(也可以被称作阵列的点扩散函数)移变阵列和波束图移不变阵列。总结了移不变和移变模型阵列的反卷积波束形成典型求解方法,并给出仿真结果。结果表明:圆阵、均匀声压线列阵、非均匀声压线列阵均是一维移不变阵列,平面阵是二维移不变阵列,矢量阵和共形阵是移变阵列。 展开更多
关键词 反卷积波束形成 基阵方向图 点扩散函数 移变模型 移不变模型 水声 信号处理 高分辨
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近场波束零陷权声图测量干扰抑制技术 被引量:2
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作者 梅继丹 生雪莉 +2 位作者 张颖 郭龙祥 姜美任 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期653-659,共7页
聚焦波束形成声图测量技术是一种近场高精度声被动定位技术.为了抑制近场声图测量过程中干扰声源对待检测声源定位的影响,给出了一种基于近场聚焦波束零陷权的声源干扰抑制方法.经过理论推导分别给出了权在窄带信号情况下和宽带信号情... 聚焦波束形成声图测量技术是一种近场高精度声被动定位技术.为了抑制近场声图测量过程中干扰声源对待检测声源定位的影响,给出了一种基于近场聚焦波束零陷权的声源干扰抑制方法.经过理论推导分别给出了权在窄带信号情况下和宽带信号情况下的解析形式,该权具有形式简单,计算量小等优点,适合实际工程应用.对权的性能进行了仿真及实验验证,结果表明,该权可以有效地在近场干扰声源位置上形成指向性零点,从而抑制掉干扰声源对声图测量的影响,改善对待探测声源的声图测量效果. 展开更多
关键词 声图测量 聚焦波束零陷 聚焦波束形成 干扰抑制
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垂直矢量阵声图被动定位技术研究 被引量:6
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作者 梅继丹 王珺琳 惠俊英 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期369-374,共6页
在近场条件下,应用垂直矢量阵声图被动定位技术,能有效地抑制海洋多途影响,测定目标距离。由于垂直声压阵的自身指向性问题,无法测定目标方位,故讨论了垂直矢量阵的声图被动定位方法,利用矢量阵的指向性优势来获得声图测量的精确被动定... 在近场条件下,应用垂直矢量阵声图被动定位技术,能有效地抑制海洋多途影响,测定目标距离。由于垂直声压阵的自身指向性问题,无法测定目标方位,故讨论了垂直矢量阵的声图被动定位方法,利用矢量阵的指向性优势来获得声图测量的精确被动定位结果。仿真对比分析了水平阵与垂直矢量阵在多途条件的声图测量效果,此外,给出了单双目标2种情况下的垂直阵声图测量结果。研究发现:垂直阵声图测量由于物理优势比水平阵具有更好的抗多途性能,采用矢量阵可以克服声压阵的指向性缺陷测定目标方位,因而在多途海洋环境中利用垂直矢量阵进行近场目标被动定位具有可行性。 展开更多
关键词 信息处理技术 垂直矢量阵 聚焦波束形成 声图被动定位
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浅海稀疏阵声图测量实验分析 被引量:1
9
作者 梅继丹 翟春平 +1 位作者 余赟 惠俊英 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1161-1166,共6页
为了研究声图测量过程中由于采用稀疏阵引起的声干涉对聚焦波束形成的影响,分析了声干涉现象产生的原因,对比分析了阵列稀疏对于远场波束形成与近场聚焦波束形成影响的异同,及其对宽带信号及窄带信号影响的异同.根据对比分析认为,近场... 为了研究声图测量过程中由于采用稀疏阵引起的声干涉对聚焦波束形成的影响,分析了声干涉现象产生的原因,对比分析了阵列稀疏对于远场波束形成与近场聚焦波束形成影响的异同,及其对宽带信号及窄带信号影响的异同.根据对比分析认为,近场宽带信号处理的方式受阵列稀疏的影响较小,但实际舰船目标往往含有强线谱信号,因此测量过程预先通过谱白化处理是必要的.对上述宽带稀疏阵的测量方法进行了实验验证,给出了定位结果,结果表明方法切实可行. 展开更多
关键词 声图测量 稀疏阵列 聚焦波束形成 干涉
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多目标对单矢量水听器俯仰角测量的影响研究 被引量:1
10
作者 梅继丹 孙大军 +2 位作者 吕云飞 兰华林 师俊杰 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1289-1293,共5页
单矢量水听器可以对单目标进行俯仰角的测量,当出现多目标时会使得俯仰角测量结果出现误差,文章通过理论推导给出了多目标情况下对俯仰角测量的影响。结果表明,当出现多目标时,尽管在两目标俯仰角相同的情况下,利用传统的俯仰角测量公... 单矢量水听器可以对单目标进行俯仰角的测量,当出现多目标时会使得俯仰角测量结果出现误差,文章通过理论推导给出了多目标情况下对俯仰角测量的影响。结果表明,当出现多目标时,尽管在两目标俯仰角相同的情况下,利用传统的俯仰角测量公式测得的结果仍是错误的,测量结果会比实际俯仰角值大。当两目标俯仰角不同时,测得的俯仰角结果也并不像水平方位角那样是合成方位,测得的俯仰角值可能大于两目标任意俯仰角值,具体值则跟两目标的水平方位夹角有关。最后,通过仿真和实验对上述分析结果进行了验证。 展开更多
关键词 矢量 俯仰角估计 多目标
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基于分数阶Fourier变换的远程水声通信技术研究 被引量:13
11
作者 陈韵 王逸林 +2 位作者 蔡平 殷敬伟 梅继丹 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1159-1164,共6页
针对水声通信中所采用的窄带信号传输距离近和抗干扰能力不足的问题,提出一种采用线性调频(LFM)作为载波信号,采用分数阶Fourier变换作为解码方式的水声通信方案。该方案采用在时域进行LFM信号的码元分割,在分数阶变换域借用脉冲位置调... 针对水声通信中所采用的窄带信号传输距离近和抗干扰能力不足的问题,提出一种采用线性调频(LFM)作为载波信号,采用分数阶Fourier变换作为解码方式的水声通信方案。该方案采用在时域进行LFM信号的码元分割,在分数阶变换域借用脉冲位置调制(PPM)进行解码的方法进行通信,并通过Rake接收机进行路径分集接收抑制水声信道多途效应所产生的码间干扰(ISI).该通信方案发挥了分数阶Fourier变换抗干扰能力强的优点,并且相较于传统水声通信方法具有通信速率高的特点,最高通信速率可达800 bit/s.通过大量仿真验证了该方案的可行性和鲁棒性,可应用于远程水声通信。 展开更多
关键词 通信技术 水声通信 分数阶FOURIER变换 脉冲位置调制 RAKE接收机
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浅海三元阵近程被动定位实验研究 被引量:8
12
作者 周伟 门丽杰 +1 位作者 梅继丹 翟春平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期547-551,共5页
为改进三元阵被动测距性能,采用了滑动窗互相关器估计代替常规的互相关器测时延,与常规互相关器相比时延计性能明显提高,当常规的互相器无法测得相关峰时,滑动窗互相关器仍然能较准确地测得时延;采用的适用于近程的方位和距离的改进计... 为改进三元阵被动测距性能,采用了滑动窗互相关器估计代替常规的互相关器测时延,与常规互相关器相比时延计性能明显提高,当常规的互相器无法测得相关峰时,滑动窗互相关器仍然能较准确地测得时延;采用的适用于近程的方位和距离的改进计算公式,在近程有很高的精度.利用浅海、近程的三元阵被动测距海试数据,对所采用的改进方法进行了验证,目标船为摩托艇,将测距结果与精度为20 cm的差分GPS定位结果比较,表明二者吻合较好,相对误差在米量级. 展开更多
关键词 浅海 近程 三元阵 被动定位
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基于MVDR高分辨算法的时反定位技术研究 被引量:4
13
作者 罗方方 生雪莉 +1 位作者 梅继丹 郭咏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期945-950,共6页
最小方差无畸变响应(MVDR)算法突破了瑞利限的限制,具有较高的分辨能力,但其容易受到复杂的水声环境的影响,宽容性差,因而难被应用到实际水下系统中.时间反转镜作为一种新的定位方法,可自适应修正各种多途引起的畸变,实现目标的检测和定... 最小方差无畸变响应(MVDR)算法突破了瑞利限的限制,具有较高的分辨能力,但其容易受到复杂的水声环境的影响,宽容性差,因而难被应用到实际水下系统中.时间反转镜作为一种新的定位方法,可自适应修正各种多途引起的畸变,实现目标的检测和定位.针对MVDR算法宽容性差的问题,将时间反转镜和MVDR算法相结合,用于水声被动检测和定位,可充分利用水声信道的多径信息,减小复杂的水声环境对高分辨算法的影响.并研究了固定对角加载和基于RCB算法的宽容时反MVDR的被动定位性能.仿真、水池和海试实验数据处理结果证明了时反MVDR用于被动目标进行检测和定位的可行性和宽容时反MVDR的稳健性. 展开更多
关键词 最小方差无畸变响应 时间反转镜 RCB 被动定位
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潜标姿态变化对矢量水听器目标方位估计的影响 被引量:2
14
作者 师俊杰 吕云飞 +2 位作者 孙大军 兰华林 梅继丹 《声学技术》 CSCD 2014年第2期125-130,共6页
潜标系统作为一种矢量水听器水下工作安装平台,不可避免的姿态变化会引起矢量水听器各通道接收兴趣信号的起伏变化,致使目标方位估计结果偏离真实目标方向。理论推导分析了潜标体姿态变化对矢量水听器目标方位估计的影响,定量分析了矢... 潜标系统作为一种矢量水听器水下工作安装平台,不可避免的姿态变化会引起矢量水听器各通道接收兴趣信号的起伏变化,致使目标方位估计结果偏离真实目标方向。理论推导分析了潜标体姿态变化对矢量水听器目标方位估计的影响,定量分析了矢量水听器目标方位估计与姿态变化周期(频率)的关系,并进一步讨论了与幅度及积分时间等的关系,如姿态幅度为40°时要方位估计误差小于5°,则积分时间至少要大于24s。研究结果对矢量水听器目标方位估计时的积分时间选取具有重要指导意义。 展开更多
关键词 潜标系统 姿态变化 目标方位估计 矢量水听器 积分时间
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Deconvolved Beamforming Using the Chebyshev Weighting Method 被引量:1
15
作者 Shuhui Wang Mingyang Lu +1 位作者 Jidan Mei Wenting Cui 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2022年第3期228-235,共8页
This paper studies a deconvolved Chebyshev beamforming(Dcv-Che-BF)method.Compared with other deconvolution beamforming methods,Dcv-Che-BF can preset sidelobe levels according to the actual situation,which can achieve ... This paper studies a deconvolved Chebyshev beamforming(Dcv-Che-BF)method.Compared with other deconvolution beamforming methods,Dcv-Che-BF can preset sidelobe levels according to the actual situation,which can achieve higher resolution performance.However,the performance of Dcv-Che-BF was not necessarily better with a lower preset sidelobe level in the presence of noise.Instead,it was much better when the preset side lobe level matched the signal to noise ratio of the signal.The performance of the Dcv-Che-BF method with different preset sidelobe levels was analyzed using simulation.The Dcv-Che-BF method achieved a lower sidelobe level and better resolution capability when the preset sidelobe level was slightly greater than the noise background level.To validate the feasibility and performance of the proposed method,computer simulations and sea trials were analyzed.The results show that the Dcv-Che-BF method is a robust high-resolution beamforming method that can achieve a narrow mainlobe and low sidelobe. 展开更多
关键词 Chebyshev weighting DECONVOLUTION BEAMFORMING High resolution ROBUST
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