多项式结构恒定束宽波束形成器的高效稀疏化设计

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作者 王晓楠 陈华伟 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1203-1218,共16页

针对传声器阵列多项式结构波束形成器实现复杂度偏大的问题,提出了一种基于交替方向乘子法的多项式结构波束形成器稀疏化设计方法。该方法利用主瓣空间响应变化的优化准则以实现恒定束宽波束形成器设计,并通过将原始的高维非凸问题转化... 针对传声器阵列多项式结构波束形成器实现复杂度偏大的问题,提出了一种基于交替方向乘子法的多项式结构波束形成器稀疏化设计方法。该方法利用主瓣空间响应变化的优化准则以实现恒定束宽波束形成器设计,并通过将原始的高维非凸问题转化为并行求解的低维凸优化子问题,有效提高了多项式结构波束形成器的稀疏化效率。实验结果表明,与现有多项式结构波束形成器的稀疏化设计方法相比,所提方法在保持良好的设计鲁棒性的同时具备了更优的恒定束宽性能。在优化效率方面,所提方法耗时仅为现有方法的0.69%∼1.09%,并且获得了更高的抽头稀疏度。 展开更多

关键词 传声器阵列 多项式结构波束形成器 恒定束宽 稀疏化设计 交替方向乘子法

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一种用时变FIR滤波器实现宽带恒定束宽波束形成器的方法

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作者 邱宏安 闫雷 罗超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期768-771,共4页

提出了一种获得宽频带恒定束宽波束形成器的方法,并针对该方法的特点,设计了独立的硬件结构和相应的数据输入结构。用具有时变脉冲响应的F IR滤波器完成对多路信号的不同滤波;用环形联接的移位寄存器完成对滤波结果的求和运算。简单而... 提出了一种获得宽频带恒定束宽波束形成器的方法,并针对该方法的特点,设计了独立的硬件结构和相应的数据输入结构。用具有时变脉冲响应的F IR滤波器完成对多路信号的不同滤波;用环形联接的移位寄存器完成对滤波结果的求和运算。简单而高效地实现了多个滤波器输出的累加和分批滤波处理结果的批间衔接。并针对该法进行了性能分析,给出了实现实例。 展开更多

关键词 FIR滤波器 宽频带恒定束宽波束形成器 硬件结构 数据输入结构 时变脉冲响应

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空间重采样法恒定束宽波束形成器设计 被引量：33

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作者 智婉君 李志舜 《信号处理》 CSCD 1998年第A12期1-5,共5页

本文视均匀线列阵为连续线阵的均匀离散采样，将宽带方位估计中的空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中，并从滤波器设计的观点出发，将阵元权系数等效为空间滤波器的脉冲响应，提出用恢复公式计算不同频率所对应的阵元权系数，... 本文视均匀线列阵为连续线阵的均匀离散采样，将宽带方位估计中的空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中，并从滤波器设计的观点出发，将阵元权系数等效为空间滤波器的脉冲响应，提出用恢复公式计算不同频率所对应的阵元权系数，从而利用频域波束形成的方法完成恒定束宽波束形成器设计。 展开更多

关键词 空间重采样 恒定束宽 波束形成器 信号处理

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基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器研究与实现 被引量：9

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作者 周天 张秉致 +1 位作者 杜伟东 彭东东 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期92-99,共8页

提出了一种基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器,主要包括实现整数倍采样间隔延迟的数字延时单元、基于Farrow结构的高精度分数延时单元以及保证恒定束宽的幅度加权单元;理论分析了该波束形成器的原理,特点和优势;利用计算机仿真验... 提出了一种基于Farrow结构的恒定束宽时域波束形成器,主要包括实现整数倍采样间隔延迟的数字延时单元、基于Farrow结构的高精度分数延时单元以及保证恒定束宽的幅度加权单元;理论分析了该波束形成器的原理,特点和优势;利用计算机仿真验证了该波束形成器的有效性和优越性;在C6748 DSP平台上的移植实现展示了该恒定束宽波束形成器的实现效率及实用性。 展开更多

关键词 恒定束宽 波束形成器 FARROW结构 DSP 实现

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恒定束宽波束形成器的设计和仿真研究 被引量：10

5

作者 王惠刚 张保嵩 马远良 《电子科学学刊》 CSCD 2000年第1期42-47,共6页

宽带恒定束宽波束形成器是基阵信号处理中的难点。本文提出一种基于均匀一致性旁瓣级的设计方法,在求出宽带信号实现恒定束宽所须的频率响应后,通过一组FIR滤波器来拟合该频率响应。该方法不仅能用于一般的等间隔直线阵,而且当阵元存在... 宽带恒定束宽波束形成器是基阵信号处理中的难点。本文提出一种基于均匀一致性旁瓣级的设计方法,在求出宽带信号实现恒定束宽所须的频率响应后,通过一组FIR滤波器来拟合该频率响应。该方法不仅能用于一般的等间隔直线阵,而且当阵元存在指向性且位置不精确时,也能较好地实现恒定束宽。计算机仿真表明了该方法的可行性。 展开更多

关键词 波束形成器 恒定束宽 FIR滤波器 设计

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最大稀疏稳健恒定束宽波束形成器设计 被引量：1

6

作者 吴凯 苏涛 +1 位作者 李强 何学辉 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期160-168,共9页

为了降低宽带阵列恒定束宽的实现复杂性,在分析宽带阵列稀疏性的基础上,构造了以阵元和抽头延迟线(TDL,tapped delay line)稀疏性的凸组合为目标函数,满足恒定束宽约束的波束形成器优化模型,降低了所需的阵元和TDL个数。引入重加权机制... 为了降低宽带阵列恒定束宽的实现复杂性,在分析宽带阵列稀疏性的基础上,构造了以阵元和抽头延迟线(TDL,tapped delay line)稀疏性的凸组合为目标函数,满足恒定束宽约束的波束形成器优化模型,降低了所需的阵元和TDL个数。引入重加权机制,通过序列凸优化,使稀疏性递增并收敛到最大值,证明了保证波束形成器稳健性的范数约束与最大TDL稀疏目标函数之间的等价性。仿真结果表明,可用较少的阵元及TDL个数获得相同的恒定束宽性能,具有工程实用价值。 展开更多

关键词 宽带波束形成器 恒定束宽 最大稀疏 稳健 序列凸优化

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线列组合阵超宽带恒定束宽波束形成器的实现方法

7

作者 李琴 苑秉成 +1 位作者 林伟 张文娟 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2011年第2期94-97,112,共5页

声纳处理超宽频带信号时,往往需要较多的阵元以保证低频端有足够大的阵列孔径。阵元个数的增多,必然加重系统设计负担和处理负担。针对上述困难,设计了线性组合阵列,将宽带信号按照频率倍数关系分成多个倍频程子带信号,对不同的子带使... 声纳处理超宽频带信号时,往往需要较多的阵元以保证低频端有足够大的阵列孔径。阵元个数的增多,必然加重系统设计负担和处理负担。针对上述困难,设计了线性组合阵列,将宽带信号按照频率倍数关系分成多个倍频程子带信号,对不同的子带使用相应的子阵进行接收。为避免栅瓣的出现,子阵阵元间距取为子带最高频率对应波长的一半。各子阵中心位于同一点,这样不同子阵可以共用某些阵元,减小了系统处理的通道数。各子阵采用低旁瓣时域恒定束宽波束形成器设计方法。通过改变采样率,各子阵共用设计出的滤波器组,从而降低了处理器算法的运算量,实现了全频段低旁瓣恒定束宽波束形成器的设计。最后,进行了仿真,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 线列组合阵 恒定束宽 低旁瓣 波束形成器

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一种基于Notch滤波器的恒定束宽波束形成技术 被引量：5

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作者 付彦 刘劲军 《声学技术》 CSCD 2013年第1期50-53,共4页

对于存在不同线谱成分的宽带信号而言,提取这些线谱成分进行恒定束宽波束形成,可以达到增强信号的目的。自适应陷波器(Notch滤波器)具有频率跟踪和相位估计的特性,基于此提出了一种自适应恒定束宽波束形成技术。对于基阵接收到的信号,... 对于存在不同线谱成分的宽带信号而言,提取这些线谱成分进行恒定束宽波束形成,可以达到增强信号的目的。自适应陷波器(Notch滤波器)具有频率跟踪和相位估计的特性,基于此提出了一种自适应恒定束宽波束形成技术。对于基阵接收到的信号,以其各阵元之间的相位差为媒介,在Notch滤波器离线重构相移波束形成中提取"低频慢变化"的相位信息,对其进行补偿,使输出的重构信号具有"高频快变化"的相位信息,以此将不同频段的信号进行恒定束宽波束形成。以舰船辐射噪声为例,通过仿真和实验研究证实了该方法的有效性。 展开更多

关键词 自适应陷波器 恒定束宽 波束形成

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时域宽带恒定束宽波束形成的实验研究 被引量：2

9

作者 唐建生 孙超 杨益新 《应用声学》 CSCD 北大核心 2005年第4期233-238,共6页

由于实际水声系统中的阵列模型往往与理想阵列模型失配,导致基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器所形成的波束图在实际应用中严重畸变,从而不能有效地抑制旁瓣干扰和无失真地接收宽带信号。本文利用水池实验说明阵列模型失配... 由于实际水声系统中的阵列模型往往与理想阵列模型失配,导致基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器所形成的波束图在实际应用中严重畸变,从而不能有效地抑制旁瓣干扰和无失真地接收宽带信号。本文利用水池实验说明阵列模型失配对基于理想阵列模型设计的时域恒定束宽波束形成器的影响,并提出一种有效的设计方法以减小这种影响,即通过实际测量,获得包含失配信息在内的实际阵列模型,并将该模型应用到时域恒定束宽波束器的设计当中。实验结果表明,基于实际阵列模型的设计可以有效地减小由于阵列模型失配带来的影响,这对设计实际系统可以使用的时域恒定束宽波束形成器具有重要的意义。 展开更多

关键词 恒定束宽 时域 实验研究 波束形成器 模型失配 模型设计 水声系统 宽带信号 旁瓣干扰 水池实验 设计方法 实际测量 模型应用 实际系统 阵列 理想 波束图 无失真 宽波束 减小 接收

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基于虚拟成阵技术的线列阵恒定束宽的波束形成 被引量：1

10

作者 陶林伟 王英民 王成 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2013年第5期561-565,共5页

为了使基阵对不同的入射频率信号具有相同的空间响应,提出一种均匀线列阵宽带恒定束宽的波束形成新方法.该方法将宽带信号划分为多个子频带,每个频带可以近似为窄带信号.对于不同子频带信号,根据虚拟成阵技术,虚拟出一个新的线列阵,使... 为了使基阵对不同的入射频率信号具有相同的空间响应,提出一种均匀线列阵宽带恒定束宽的波束形成新方法.该方法将宽带信号划分为多个子频带,每个频带可以近似为窄带信号.对于不同子频带信号,根据虚拟成阵技术,虚拟出一个新的线列阵,使虚拟阵的阵元间距为此频带信号的半波长,此时,输出的波束宽度为一个只与阵元个数有关、而与频率无关的恒定常数,从而达到恒定束宽的目的.计算机仿真和水池试验验证了此方法的正确性与有效性. 展开更多

关键词 波束形成 加权 线列阵 恒定束宽 虚拟成阵 最小二乘 子频带 激励信号

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基于最小二乘的子带SDL恒定束宽波束形成 被引量：1

11

作者 陈晖 刘成城 +1 位作者 李冬海 汪婉秋 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2013年第11期44-48,51,共6页

针对宽带恒定束宽波束形成通常需要大量阵元或延迟线所带来的硬件开销较大的问题,提出一种基于约束最小二乘的子带阵元延迟线(SDL)恒定束宽波束形成器设计方法。该方法首先建立子带SDL模型,利用子带滤波器组将阵元接收信号进行分解与重... 针对宽带恒定束宽波束形成通常需要大量阵元或延迟线所带来的硬件开销较大的问题,提出一种基于约束最小二乘的子带阵元延迟线(SDL)恒定束宽波束形成器设计方法。该方法首先建立子带SDL模型,利用子带滤波器组将阵元接收信号进行分解与重构,然后,推导了子带SDL模型的阵列响应,最后,结合空间响应变化和约束最小二乘算法进行恒定束宽波束形成。由于将滤波器组的冲击响应直接作为优化参量,可有效降低分解与重构产生的误差,为了衡量阵列响应的波动程度,文中提出归一化波动程度的概念。仿真结果表明,子带波束形成器不仅具有比全带波束形成器更好的主瓣频率不变性,更窄的主瓣宽度以及更低的旁瓣增益,而且可以大大降低硬件开销。 展开更多

关键词 恒定束宽波束形成器 阵元延迟线 子带滤波器组 约束最小二乘 归一化波动程度

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基于嵌套阵的宽频带恒定束宽快速处理算法 被引量：2

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作者 陈守虎 赵连军 +2 位作者 安琳 肖迪 吴国清 《应用声学》 CSCD 北大核心 2014年第5期377-384,共8页

针对宽频带阵列信号处理中的恒定束宽波束形成问题,本文首先分析了几种常见的实现方法,然后重点介绍了基于嵌套阵的组合滤波算法,并指出该算法在多倍频程实时处理应用中面临计算资源不足的限制。本文的重点是在分析原有算法的基础上,对... 针对宽频带阵列信号处理中的恒定束宽波束形成问题,本文首先分析了几种常见的实现方法,然后重点介绍了基于嵌套阵的组合滤波算法,并指出该算法在多倍频程实时处理应用中面临计算资源不足的限制。本文的重点是在分析原有算法的基础上,对基于嵌套阵的组合滤波算法提出了一系列的改进,改进后的算法在保证精度的前提下,对七倍频程嵌套阵信号的处理时间缩短为原型算法的3.25%。经过试验验证,其处理速度、处理精度以及波束恒定效果都满足设计和使用要求。 展开更多

关键词 宽带恒定束宽波束形成器 嵌套阵 快速处理算法

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