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声学学报 2024年第5期49卷 1019-1029页

作者：饶亮邓锴张兆伟王长红中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 北京市海洋声学装备工程技术研究中心北京100190

提出了一种空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计方法,使用五波束声学多普勒流速剖面仪(ADCP)构建声学海表跟踪测高、声学多普勒测流速分时采样的空间阵列进行海浪方向谱估计。依据线性波浪理论和时空等效性原理,提出适用于空时阵... 详细信息

提出了一种空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计方法,使用五波束声学多普勒流速剖面仪(ADCP)构建声学海表跟踪测高、声学多普勒测流速分时采样的空间阵列进行海浪方向谱估计。依据线性波浪理论和时空等效性原理,提出适用于空时阵列的时间空间传递函数,在协方差矩阵中补偿时间延迟项,减小方向谱估计误差。仿真结果表明:在0 dB至5 dB低信噪比时,相比于同步四波束阵列法,此方法的方向谱谱峰估计值均方根误差更小。海试结果表明:五波束空时联合阵列法相比于同步四波束阵列法,估得方向谱峰度从2.31提升至2.80,小波浪组次谱峰波向结果与浮标结果的相关系数从0.80提升至0.83。同时,空时联合法能提升测波自由度、减小阵列最小孔径,提高了可估方向谱的上限截止频率。

关键词：波浪方向谱声学多普勒测速声学测距空时阵列方向谱估计

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空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计

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声学学报 2024年

作者：饶亮邓锴张兆伟王长红中国科学院声学研究所中国科学院大学北京市海洋声学装备工程技术研究中心

提出了一种空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计方法，使用五波束声学多普勒流速剖面仪(ADCP)构建声学海表跟踪测高、声学多普勒测流速分时采样的空间阵列进行海浪方向谱估计。依据线性波浪理论和时空等效性原理，提出适用于空... 详细信息

提出了一种空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计方法，使用五波束声学多普勒流速剖面仪(ADCP)构建声学海表跟踪测高、声学多普勒测流速分时采样的空间阵列进行海浪方向谱估计。依据线性波浪理论和时空等效性原理，提出适用于空时阵列的时间空间传递函数，在协方差矩阵中补偿时间延迟项，减小方向谱估计误差。仿真结果表明: 在0 dB至5 dB低信噪比时，相比于同步四波束阵列法，此方法的方向谱谱峰估计值均方根误差更小。海试结果表明: 五波束空时联合阵列法相比于同步四波束阵列法，估得方向谱峰度从2.31提升至2.80，小波浪组次谱峰波向结果与浮标结果的相关系数从0.80提升至0.83。同时，空时联合法能提升测波自由度、减小阵列最小孔径，提高了可估方向谱的上限截止频率。

关键词：波浪方向谱声学多普勒测速声学测距空时阵列方向谱估计

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北斗导航软件接收机的抗干扰技术研究

北斗导航软件接收机的抗干扰技术研究

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作者：杜晓娟西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于北斗信号的传输功率到达地面非常有限,并且面临着日益复杂的电磁环境,北斗导航接收机容易遭受干扰。研究北斗导航接收机的干扰抑制技术对于国防事业的发展和民生科技的进步具有重要的意义。波束形成是抑制干扰的一种有效途径,当干... 详细信息

由于北斗信号的传输功率到达地面非常有限,并且面临着日益复杂的电磁环境,北斗导航接收机容易遭受干扰。研究北斗导航接收机的干扰抑制技术对于国防事业的发展和民生科技的进步具有重要的意义。波束形成是抑制干扰的一种有效途径,当干扰来向落在波束的主瓣内时,传统的波束形成方法会存在主波束偏移的问题,影响有用信号接收,所以对于接收机主瓣干扰抑制也是必须要解决的问题。本文研究的主要内容以及成果如下:(1)给出了一般阵列模型的阵列响应矢量的推导过程,并以此为基础给出了均匀线阵、均匀圆阵、Y阵型、中心有阵元的圆阵以及L阵型的阵列响应矢量。确定了三种评判阵列模型性能的标准,分别为零陷深度、输出干噪比。通过仿真分析,得出结论:在所给定的阵列模型中,中心有阵元的圆阵的抗干扰性能最好,L阵型最弱,Y阵型和均匀圆阵的干扰抑制能力相差不大。(2)提出了一种空时并行功率倒置(PI)与最大输出功率(MOP)算法相结合的抗干扰方法。该方法分为两个模块,第一个模块中提出了空时并行矩阵重组的功率倒置(STP-MRPI)算法,第二个模块中提出了改进型变步长MOP算法。第一个模块为STP-MRPI算法。通过在M个阵元后添加P个延时抽头的方式来提升干扰抑制的自由度,并且分别以每个延时抽头的信号作为参考信号,并行地使接收信号通过STP-MRPI算法,输出MP路抑制干扰后的信号。通过三种场景下的仿真实验,得出结论:STP-MRPI算法能够改善传统PI算法中弱干扰弱抑制的缺陷,实现弱干扰强抑制的效果;STP-MRPI算法相比于空域矩阵重组PI算法具有更高的自由度,能够抑制更多的干扰数目;针对与有用信号同向不同频的干扰信号,STP-MRPI算法能够对有用信号和干扰信号在频率上进行区分,只对干扰信号进行抑制,改善了空域滤波无法区分有用信号与干扰信号的缺陷。第二个模块为改进型变步长MOP算法。针对MOP算法与变步长MOP算法中无法同时保证收敛性与稳定性的问题,提出了改进型变步长MOP算法。所提方法使用两段式变步长,即在收敛期间采用MOP算法的步长,以及在稳定期间采用变步长MOP算法的步长,并且利用稳定后的权值增量均值代替当前增量。对三种算法设计收敛性仿真实验和稳定性的100次蒙特卡洛实验,实验结果表明:所提算法既保证了收敛性又具有较好的稳定性,比MOP算法与变步长MOP算法均有更好的性能。(3)提出了改进型的EMP-CMR算法。针对特征投影矩阵预处理(EMP)和特征投影矩阵预处理与协方差矩阵重构(EMP-CMR)算法中存在强主瓣干扰时,并且其强度与副瓣干扰相近时,副瓣干扰波束电平会抬高,甚至形成最大波束的问题,提出改进型的EMP-CMR算法。所提算法通过矩阵投影的方式抑制强主瓣干扰以及对应的副瓣干扰,然后重构协方差矩阵,再进行波束成形。在两种场景下的仿真实验表明:所提算法无论在强主瓣干扰还在弱主瓣干扰下都能够解决主瓣波束畸变、旁瓣电平抬高的问题,相比于EMP和EMP-CMR算法只能应用在弱主瓣干扰下具有更好的效果。

关键词：北斗接收机压制式干扰空时阵列主瓣干扰波束成形

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