水下干扰抑制的稳健宽带自适应波束形成算法

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作者 杨强 杨伟 +1 位作者 乔路 赵金虎 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期54-60,共7页

针对水下平台协同探测时如何抑制直达波干扰和其他平台辐射噪声干扰的问题,提出了一种水下干扰抑制的稳健宽带自适应波束形成算法,在空间响应变化约束(spatial response variation,SRV)、期望导向向量失配误差边界约束以及阵列响应零陷... 针对水下平台协同探测时如何抑制直达波干扰和其他平台辐射噪声干扰的问题,提出了一种水下干扰抑制的稳健宽带自适应波束形成算法,在空间响应变化约束(spatial response variation,SRV)、期望导向向量失配误差边界约束以及阵列响应零陷扩展约束条件下,建立宽带自适应波束形成优化模型,并求解波束形成权向量。该算法首先在时域宽带自适应波束形成模型中引入空间响应变化约束来保证宽带恒定束宽波束形成;然后引入最差情况性能最优(worst-case performance optimal,WCPO)的期望导向向量误差边界约束来设计宽带稳健自适应波束形成器,克服阵列导向向量误差对波束形成性能的影响;最后针对协同探测系统中存在的干扰源角度变化问题,从宽带自适应波束形成器协方差矩阵的定义形式出发,推导出一种空时域锥化矩阵来处理协方差矩阵,可扩展阵列响应的零陷宽度。对宽带直达波干扰和其他平台辐射噪声干扰的仿真试验表明:该研究在实现恒定束宽波束形成的同时,具有较好的抗干扰性、稳健性和零陷宽度扩展性。 展开更多

关键词 自适应波束形成 恒定束宽 稳健性 零陷扩展

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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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一种用于声学成像的稳健宽带恒定束宽波束形成方法 被引量：9

3

作者 王娟 冯青 +1 位作者 吴仁彪 苏志刚 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期154-158,共5页

基于聚焦变换思想的波束形成是一种有效的恒定束宽波束形成方法.然而,当信号的方向信息存在误差时,聚焦变换波束形成方法的稳健性会急剧下降,为了克服这种缺点,将稳健Capon波束形成(RCB)思想用于聚焦变换方法中,提出一种稳健宽带恒定束... 基于聚焦变换思想的波束形成是一种有效的恒定束宽波束形成方法.然而,当信号的方向信息存在误差时,聚焦变换波束形成方法的稳健性会急剧下降,为了克服这种缺点,将稳健Capon波束形成(RCB)思想用于聚焦变换方法中,提出一种稳健宽带恒定束宽波束形成方法并将其应用于声学成像.该方法通过RCB校正信号方向信息得到较为准确的聚焦矩阵,从而减少聚焦数据误差,避免估计畸变,提高了基于聚焦变换思想恒定束宽波束形成器的性能. 展开更多

关键词 恒定柬宽 声学成像 聚焦变换波束形成 稳健CAPON波束形成 旋转信号子空间法

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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

4

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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恒束宽双极化加脊喇叭天线设计 被引量：11

5

作者 刘培国 刘克成 何建国 《微波学报》 CSCD 北大核心 1998年第3期233-237,共5页

本文采用有限元方法分析计算了双极化的加脊喇叭天线，给出了脊的计算结果和匹配方法，并分析了喇叭的辐射特性。结果表明，这种天线不仅匹配良好而且在三倍频的带宽内被束变化较小。

关键词 恒束宽 有限元法 喇叭天线

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基于二次型约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量：4

6

作者 陈辉 赵拥军 +1 位作者 刘成城 丁永超 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2016年第4期815-822,共8页

针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点... 针对期望信号导向矢量失配时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。首先结合空间响应变化(Spatial response variation,SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,实现具有恒定束宽特性的宽带波束形成,再通过对权矢量模值施加二次不等式约束,抑制指向误差及传感器参数随机扰动误差,提高算法的稳健性,并通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得最优权矢量的解析解。实验结果表明算法可有效克服信号指向误差引起的波束形成器性能恶化问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多

关键词 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 空间响应变化约束 二次型约束

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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

7

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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基于二阶锥规划的宽带波束形成器设计 被引量：4

8

作者 刘子龙 丁淑娟 +1 位作者 孙广俊 李铁成 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第5期195-199,共5页

宽带波束形成器有两种典型的实现方式,分别基于FIR滤波器和基于长方形阵列,将这两种波束形成器的波束响应表达为统一的形式,并根据参考波束的选择情况,为该类波束优化问题的求解建立了数学模型,该数学模型属于二阶锥约束问题,可以用二... 宽带波束形成器有两种典型的实现方式,分别基于FIR滤波器和基于长方形阵列,将这两种波束形成器的波束响应表达为统一的形式,并根据参考波束的选择情况,为该类波束优化问题的求解建立了数学模型,该数学模型属于二阶锥约束问题,可以用二阶锥规划方法进行求解。仿真结果表明,提出的求解宽带恒定束宽响应波束形成器权系数的数学模型具有通用性,并且把二阶锥规划方法运用到宽带波束形成器优化设计中,其约束控制灵活,问题求解方便,设计结果精确。 展开更多

关键词 二阶锥规划 恒定束宽响应 固定参考模板 参数化参考模板

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宽带恒定束宽波束形成器的设计与实现 被引量：18

9

作者 张保嵩 马远良 《应用声学》 CSCD 北大核心 1999年第5期29-33,共5页

本文提出了一种设计宽带恒定束宽波束形成器的方法．这对应用于海底探测和分类问题的声纳系统来说是十分重要的．对于给定频带宽度的信号，选择一定数量的频率点来表达其频率响应．对于一个给定的频点，可以通过现有方法导出满足恒定束... 本文提出了一种设计宽带恒定束宽波束形成器的方法．这对应用于海底探测和分类问题的声纳系统来说是十分重要的．对于给定频带宽度的信号，选择一定数量的频率点来表达其频率响应．对于一个给定的频点，可以通过现有方法导出满足恒定束宽要求的加权矢量，例如对于一个线列阵，可用切比雪夫多项式得到其加权矢量．因此对于一个具有Ｎ个阵元的宽带阵，如果选择Ｍ个频率点，可以得到一个Ｎ·Ｍ的加权矩阵．这个矩阵的每一行代表一个阵元的频率响应，而这个频率响应可以由采用模型参考自适应方法设计的ＦＩＲ滤波器来实现．这样一组Ｎ个ＦＩＲ滤波器的输出之和就是波束形成的输出，它可以很方便地通过ＤＳＰ硬件来实现．本文给出了一个使用这种方法设计的例子，结果是令人满意的。 展开更多

关键词 宽带恒 定束宽 波束形成器 FIR滤波器 声纳

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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

10

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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基于模约束的稳健宽带恒定束宽波束形成 被引量：3

11

作者 陈辉 刘成城 +1 位作者 赵拥军 丁永超 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2014年第11期67-72,共6页

针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。首先,结合空间响应变化约束,将信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,利用对参考频点导向矢量的约束实现... 针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能恶化的问题,提出一种稳健的宽带自适应恒定束宽波束形成算法。首先,结合空间响应变化约束,将信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,利用对参考频点导向矢量的约束实现期望方向上的无失真输出;然后,对权矢量模值施加不等式约束,抑制指向误差,提高算法的稳健性;最后,通过拉格朗日乘子法,在约束边界上求得权矢量解析解。仿真结果与分析表明:该算法可有效克服波束形成器性能对指向误差敏感的问题,且具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多

关键词 模约束 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 SRV约束

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稳健的宽带恒定束宽波束形成算法 被引量：4

12

作者 陈辉 赵拥军 +1 位作者 丁永超 张睿 《信号处理》 CSCD 北大核心 2014年第7期804-812,共9页

针对运动目标入射及存在信号波达方向(DOA)估计误差时传统波束形成器性能下降的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先在目标入射角可能存在的范围内选取离散点,设定相应的期望及零陷响应,再结合空间响应变化(SRV)约... 针对运动目标入射及存在信号波达方向(DOA)估计误差时传统波束形成器性能下降的问题,提出一种稳健的宽带恒定束宽波束形成算法。该算法首先在目标入射角可能存在的范围内选取离散点,设定相应的期望及零陷响应,再结合空间响应变化(SRV)约束,将算法在信号带宽内不同频点的阵列响应约束简化为对某一参考频点的约束,并约束权矢量模值以抑制随机噪声,最后分别利用内点法和拉格朗日乘子法求解最优权矢量,实现稳健的宽带恒定束宽波束形成。实验结果表明该算法可以有效实现对运动目标的空域滤波,具有良好的恒定束宽特性及较高的阵列输出性能。 展开更多

关键词 宽带波束形成 稳健性 恒定束宽 SRV 约束

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全设计频段束宽恒定的低旁瓣时域波束形成 被引量：4

13

作者 唐建生 孙超 杨益新 《声学技术》 CSCD 北大核心 2006年第4期331-336,共6页

为了在空域无失真地接收宽带信号和有效地抑制环境干扰,提出了全设计频段束宽恒定的低旁瓣时域波束形成方法。首先,把宽带信号分为几个子带,应用半定规划的优化方法设计这些子带中心频率上的加权,使所形成的波束主瓣与设计带宽中最低频... 为了在空域无失真地接收宽带信号和有效地抑制环境干扰,提出了全设计频段束宽恒定的低旁瓣时域波束形成方法。首先,把宽带信号分为几个子带,应用半定规划的优化方法设计这些子带中心频率上的加权,使所形成的波束主瓣与设计带宽中最低频率上的波束相同,同时约束其具有低旁瓣特征。然后,设计FIR滤波器拟合这些离散频率点上恒定束宽加权所表示的幅相加权。显然,设计得到的FIR滤波器的幅相响应给出了全设计频段上的幅相加权。最后应用该方法,针对阵元具有方向性的12元均匀离散圆弧阵,设计覆盖一个倍频程的低旁瓣时域恒定束宽波束形成器,并使用线性调频信号作为测试信号,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 恒定束宽 时域波束形成 FIR滤波器 任意阵列

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线列阵甚宽频带恒定束宽的数字实现方法 被引量：5

14

作者 方华 吴国清 马力 《应用声学》 CSCD 北大核心 2006年第4期222-228,共7页

线性嵌套阵可以很好地在很宽的频率(N个倍频程,N=7)上实现恒定束宽。这种方法设计简单,又节省线阵阵元。本文给出了线性嵌套阵具体的数字化实现方法,解决了FIR滤波器设计,滤波器时间延迟等问题。由于数字化实现过程中使用了很多组FIR滤... 线性嵌套阵可以很好地在很宽的频率(N个倍频程,N=7)上实现恒定束宽。这种方法设计简单,又节省线阵阵元。本文给出了线性嵌套阵具体的数字化实现方法,解决了FIR滤波器设计,滤波器时间延迟等问题。由于数字化实现过程中使用了很多组FIR滤波器,计算量很大,文章采用了DSP信号处理板实现数字化算法,利用DSP处理板可以多任务同时处理优势,解决了计算量大的问题。经过实验验证,在DSP上实现的数字化的线性嵌套阵宽带恒定束宽方法满足了工程上实时处理的需要。 展开更多

关键词 恒定宽度波束 宽频带 线形嵌套阵 FIR滤波器 DSP

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基于恒定束宽波形保真及干扰抑制的水下目标识别方法 被引量：5

15

作者 吴姚振 杨益新 +1 位作者 杨龙 王永威 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期843-848,共6页

水下目标辐射噪声通过阵列波束形成后易造成波形失真,且受干扰的影响,严重降低了目标的识别效果。为此提出了恒定束宽波形保真及干扰抑制的水下目标识别方法。该方法通过二阶锥规划方法设计恒定束宽波束形成器,用以实现波形保真并滤除... 水下目标辐射噪声通过阵列波束形成后易造成波形失真,且受干扰的影响,严重降低了目标的识别效果。为此提出了恒定束宽波形保真及干扰抑制的水下目标识别方法。该方法通过二阶锥规划方法设计恒定束宽波束形成器,用以实现波形保真并滤除干扰源的影响,结合人耳听觉感知机理和经典的DEMON分析,提取出有效反映目标类别属性的联合特征矢量。针对直线阵,利用单水听器获得的真实目标辐射噪声,仿真了干扰条件下阵列输出信号并开展识别实验,结果表明所提出的水下目标识别方法可以有效实现目标的准确分类,且对目标形态有着良好的宽容性。 展开更多

关键词 恒定束宽 干扰抑制 水下目标识别 特征提取 DEMON分析 二阶锥规划

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时域宽带恒定束宽波束形成器的优化设计 被引量：8

16

作者 唐建生 孙超 《信号处理》 CSCD 北大核心 2006年第6期805-809,共5页

为了使用较低阶次的FIR滤波器组实现高精度的时域恒定束宽波束形成器,本文提出了一种优化设计方法。此方法使用了数字延迟线和FIR滤波器组相结合的宽带波束形成器结构。在FIR滤波器组的设计中,使用半定规划的优化方法,使设计波束的主瓣... 为了使用较低阶次的FIR滤波器组实现高精度的时域恒定束宽波束形成器,本文提出了一种优化设计方法。此方法使用了数字延迟线和FIR滤波器组相结合的宽带波束形成器结构。在FIR滤波器组的设计中,使用半定规划的优化方法,使设计波束的主瓣逼近期望波束,同时使用矩阵不等式约束旁瓣高度。在建立最优化问题时考虑了设计频段上的所有频率点,因此可以得到全设计频段上束宽恒定的波束形成器。应用本文的方法,针对8元均匀离散圆弧阵设计时域恒定束宽波束形成器,并与已有方法的设计结果进行了比较,验证了此方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 恒定束宽 时域波束形成 FIR滤波器组 数字延迟线

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基于二阶锥的扩展式矢量阵宽带恒定束宽稳健性设计 被引量：2

17

作者 邱宏安 郭兵勇 +1 位作者 尚娟 王永亮 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期239-244,共6页

提出基于二阶锥的低频八臂扩展式矢量阵宽带恒定束宽波束形成设计方法。利用矢量传感器组合特点,采用二阶锥方法设计满足稳健性要求的低旁瓣期望波束,然后利用二阶锥设计满足期望波束的宽带恒定束宽波束。较好地解决了波束稳健性、低旁... 提出基于二阶锥的低频八臂扩展式矢量阵宽带恒定束宽波束形成设计方法。利用矢量传感器组合特点,采用二阶锥方法设计满足稳健性要求的低旁瓣期望波束,然后利用二阶锥设计满足期望波束的宽带恒定束宽波束。较好地解决了波束稳健性、低旁瓣和恒定束宽问题,仿真分析表明,对于基阵位置误差,该宽带波束形成器具备了稳健性、低旁瓣和宽带恒定束宽等特性。 展开更多

关键词 波束形成 矢量传感器阵 声纳 最优化 宽带恒定束宽 稳健性

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一种恒定束宽的宽带数字波束形成方法 被引量：6

18

作者 王杰贵 罗景青 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1458-1461,共4页

探讨了应用于雷达电子战系统的宽带数字波束形成(DBF)技术。提出了一种恒定束宽的宽带数字波束形成新方法,该方法将均匀线阵视为连续线阵的均匀离散采样,将空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中。仿真结果证明了该方法是正确、... 探讨了应用于雷达电子战系统的宽带数字波束形成(DBF)技术。提出了一种恒定束宽的宽带数字波束形成新方法,该方法将均匀线阵视为连续线阵的均匀离散采样,将空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中。仿真结果证明了该方法是正确、有效的。 展开更多

关键词 数字波束形成 宽带 恒定束宽

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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

19

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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滤波求和恒定束宽波束形成器设计 被引量：4

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作者 刘云 李志舜 《声学技术》 CSCD 2003年第4期262-264,268,共4页

文章在深入分析连续阵的恒定束宽波束形成理论基础上,将阵元权系数等效为两级滤波器,第一级只该与基阵的孔径分布有关,第二级只与基阵的维数有关,给出了滤波器的设计方法。通过时域的滤波求和实现恒定束宽波束形成,避免了频域分解,降低... 文章在深入分析连续阵的恒定束宽波束形成理论基础上,将阵元权系数等效为两级滤波器,第一级只该与基阵的孔径分布有关,第二级只与基阵的维数有关,给出了滤波器的设计方法。通过时域的滤波求和实现恒定束宽波束形成,避免了频域分解,降低了运算量。该方法可用于一维、二维和三维情况,并且适用于任意带宽。基于非均匀线阵的计算机仿真表明该方法的恒定束宽效果是令人满意的。 展开更多

关键词 滤波器设计 恒定束宽 孔径分布 信号处理 分辨率 参数估计 滤波求和

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