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波束空间能量约束的稳健自适应波束形成

声学学报 2013年第3期38卷 258-264页

作者：徐晓男马启明杜栓平杭州应用声学研究所声呐技术重点实验室杭州310012

为改善波束形成器在一定失配条件下的工作性能,提出了一种稳健自适应波束形成方法。该方法通过设计信号在波束空间能量分布的约束条件,利用阵列数据协方差矩阵,结合迭代二阶锥规化方法,实现信号驾驶向量的估计,最后利用该估计得到最小... 详细信息

为改善波束形成器在一定失配条件下的工作性能,提出了一种稳健自适应波束形成方法。该方法通过设计信号在波束空间能量分布的约束条件,利用阵列数据协方差矩阵,结合迭代二阶锥规化方法,实现信号驾驶向量的估计,最后利用该估计得到最小方差无失真响应波束形成器。该方法在较恶劣的失配条件下也可以自适应地准确估计信号驾驶向量并保证其成分无失真地通过,使系统的稳健性得到改善。数据仿真结果表明,该方法在理想条件下与成熟的对角加载法性能相当,在失配条件下则优于后者。

关键词：自适应波束形成稳健性能量约束波束空间最小方差无失真响应波束形成器空间能量分布工作性能

一种利用少快拍数据的宽带干扰鲁棒性抑制算法

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电子与信息学报 2019年第4期41卷 851-857页

作者：王昊徐晓男马启明杭州应用声学研究所杭州310023 杭州应用声学研究所声呐技术重点实验室杭州310023

针对被动声呐对宽带干扰抑制的应用需求,该文提出一种利用少快拍数据的宽带干扰鲁棒性抑制算法。算法基于宽带干扰的预估方位,得到带宽内多频点叠加的导向互谱密度矩阵,以此估计出信号子空间,并采用投影法对单位向量修正,再逆转换得到... 详细信息

针对被动声呐对宽带干扰抑制的应用需求,该文提出一种利用少快拍数据的宽带干扰鲁棒性抑制算法。算法基于宽带干扰的预估方位,得到带宽内多频点叠加的导向互谱密度矩阵,以此估计出信号子空间,并采用投影法对单位向量修正,再逆转换得到干扰导引向量估计。对所有待抑制的干扰重复上述步骤,得到干扰导引向量集,进而构造抑制矩阵。对阵元域数据处理得到剔除掉干扰成分的阵元数据,再进行空间处理即可得到最终的空间谱。理论分析及仿真、海试数据处理表明,算法可采用少快拍,甚至单快拍的频域数据进行处理。在目标运动、环境状态快速变化等不适宜时间积分的环境下依然具有良好性能,同时对空间处理面临的各类失配具有鲁棒性。

关键词：声呐宽带干扰鲁棒性抑制导向互谱密度矩阵信号子空间投影法

用于浅海有源声呐目标深度估计的匹配相位处理

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声学学报 2022年第6期47卷 800-809页

作者：郭小玮郑广赢严琪声呐技术重点实验室杭州310023 杭州应用声学研究所杭州310023

针对浅海波导中有源声呐目标深度估计问题,提出了通过单个声源发射低频宽带信号,垂直双接收水听器接收目标回波,利用宽带目标回波比值的相位特征进行匹配相位处理的方法,不仅消除了目标散射特性对有源声呐目标深度估计的影响,而且仅需... 详细信息

针对浅海波导中有源声呐目标深度估计问题,提出了通过单个声源发射低频宽带信号,垂直双接收水听器接收目标回波,利用宽带目标回波比值的相位特征进行匹配相位处理的方法,不仅消除了目标散射特性对有源声呐目标深度估计的影响,而且仅需计算单程的信道传递函数,运算量小,有利于实时处理的实现需求。首先通过理论推导,定义了一个隐含目标深度、且与目标散射特性无关的声场特征——单程传播向量宽带干涉结构,在Pekeris波导条件下仿真分析了简正波阶数与单程传播向量宽带干涉结构的幅度和相位的关系,发现选取较多的简正波阶数贡献的单程传播向量宽带干涉结构进行匹配相位处理可以提高目标深度估计的性能。进一步仿真分析表明,在发射信号选取一定的时间长度和带宽的条件下,利用全部阶简正波且信噪比大于-10 dB时,方法的深度估计误差在5 m之内。最后分析了信号时间长度和处理带宽对有源声呐目标深度估计性能的影响,以及海底声速、海深和声速剖面失配时方法的鲁棒性。

关键词：目标散射特性深度估计时间长度简正波传递函数相位特征实时处理目标回波

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基于半导体桥芯片的钝感高瞬发底火设计

火工品 2025年第1期 7-12页

作者：牛惠媛任炜褚恩义李慧常英珂金豪杰陕西应用物理化学研究所瞬态化学效应与控制全国重点实验室陕西西安710061 杭州电子科技大学微电子研究院浙江杭州310018

针对超高速射武器弹药对高频高安全及高一致性点火的发展需求,基于半导体桥芯片点火技术,设计了一种新型钝感高瞬发底火。通过对比研究4种半导体桥芯片及其2种封装结构,选用斯蒂芬酸铅和亚铁氢化铅/高氯酸钾作为两级复合装药,优化形成... 详细信息

针对超高速射武器弹药对高频高安全及高一致性点火的发展需求,基于半导体桥芯片点火技术,设计了一种新型钝感高瞬发底火。通过对比研究4种半导体桥芯片及其2种封装结构,选用斯蒂芬酸铅和亚铁氢化铅/高氯酸钾作为两级复合装药,优化形成了模块化结构的半导体桥底火样机。该底火满足了与弹药接口的匹配要求,并达到1 A 1 W 5 min不发火的安全性要求。发火性能试验表明,所研制的半导体桥底火作用时间不大于200μs,散布不大于30μs,与传统桥丝电底火相比瞬发度和作用时间一致性显著提高,综合性能更好。

关键词：底火半导体桥模块化设计高瞬发高安全

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基于深海海底反射区匹配到达结构的声源深度估计方法

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哈尔滨工程大学学报 2021年第10期42卷 1510-1517页

作者：朱方伟郑广赢刘福臣声呐技术重点实验室浙江杭州310023 杭州应用声学研究所浙江杭州310023

针对近海面水平阵在深海海底反射区估计声源深度的难题,本文基于虚源理论推导了海底反射区的声波到达结构,解释了到达结构与声源-接收器深度之间的正弦调制关系。定义了匹配到达结构的非相干模糊度面,提出了基于匹配到达结构的声源深度... 详细信息

针对近海面水平阵在深海海底反射区估计声源深度的难题,本文基于虚源理论推导了海底反射区的声波到达结构,解释了到达结构与声源-接收器深度之间的正弦调制关系。定义了匹配到达结构的非相干模糊度面,提出了基于匹配到达结构的声源深度估计方法,该方法与传统匹配场方法相比,无需考虑环境参数引起的失配问题,仿真分析验证了此方法实现深度估计与深度辨识的可行性。通过仿真分析发现:输入信噪比越低,深度估计所需的基阵孔径越大;当处理带宽过小时,深度估计模糊度面受到海面处旁瓣的干扰严重,难以准确估计真实的声源深度;基于水平阵估计深海海底反射区声源深度的匹配到达结构方法的适用距离为6倍海深。

关键词：匹配到达结构深度估计水平阵虚源理论波数谱估计海底反射区模糊度面深海

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非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成

兵工学报 2021年第7期42卷 1457-1462页

作者：王昊马启明杭州应用声学研究所声纳技术重点实验室浙江杭州310012

针对传统波束形成器在强干扰和非相干噪声影响下多目标分辨能力以及弱目标检测能力下降问题,提出一种非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成算法。基于快拍数分情况估计噪声减载量,通过求解半定规划问题或特征值估计法分别得到不同快拍... 详细信息

针对传统波束形成器在强干扰和非相干噪声影响下多目标分辨能力以及弱目标检测能力下降问题,提出一种非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成算法。基于快拍数分情况估计噪声减载量,通过求解半定规划问题或特征值估计法分别得到不同快拍数条件下的噪声减载量。利用减载后的协方差矩阵进行空域加窗的波束形成得到空间能量谱,根据空域加窗波束形成器的点扩展函数对空间谱解卷得到空间谱估计。仿真及海试数据处理表明,该算法能够有效抑制强干扰旁瓣泄漏、非相干噪声对期望信号的影响,获得优于传统解卷算法的检测能力。

关键词：声纳波束形成解卷噪声减载空域加窗

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宽带子阵域特征空间稳健对角减载波束形成

电子学报 2019年第3期47卷 584-590页

作者：王昊马启明杭州应用声学研究所声纳技术重点实验室浙江杭州310012

针对宽带子阵域自适应波束形成器在实际使用中稳健性下降、对弱信号的检测能力受信噪比限制的问题,提出了一种宽带子阵域特征空间稳健对角减载自适应波束形成方法.首先提出利用子阵域特征空间投影法修正导引向量并得到球形不确定集的估... 详细信息

针对宽带子阵域自适应波束形成器在实际使用中稳健性下降、对弱信号的检测能力受信噪比限制的问题,提出了一种宽带子阵域特征空间稳健对角减载自适应波束形成方法.首先提出利用子阵域特征空间投影法修正导引向量并得到球形不确定集的估计,再利用RCB(Robust Capon Beamformer)算法得到约束条件下的最优权值.另一方面,利用子阵域互谱密度矩阵的最小特征值作为子阵域非相关噪声功率的估计并进行对角减载,以最优权值对减载矩阵波束形成得到子带波束输出,对每个窄子带重复上述处理,再将结果非相干叠加即可得到本文方法的最终结果.理论及实验分析表明方法能提高自适应波束形成器的稳健性及输出信噪比.

关键词：信号与信息处理宽带稳健自适应波束形成子阵域特征空间对角减载

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聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)压电圆管水听器

声学学报 2021年第6期46卷 1250-1259页

作者：周利生许欣然声纳技术重点实验室杭州310023 杭州应用声学研究所杭州310023

提出了高灵敏度压电共聚物圆管水听器设计方法,论述了聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]材料结构与压电特性的关系,利用解析法和有限元法,分析了多振动模式耦合特性对压电共聚物圆管水听器灵敏度响应的影响规律,仿真分析了圆管水听... 详细信息

提出了高灵敏度压电共聚物圆管水听器设计方法,论述了聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]材料结构与压电特性的关系,利用解析法和有限元法,分析了多振动模式耦合特性对压电共聚物圆管水听器灵敏度响应的影响规律,仿真分析了圆管水听器的耐静水压特性和噪声特性,与相同结构的压电陶瓷和压电均聚物水听器相比,压电共聚物圆管水听器低频段灵敏度分别可提高20 dB和5 dB以上,研制了尺寸为Φ14 mm × 55 mm的压电共聚物圆管水听器样品,经测试,在10 Hz~1 kHz频段内水听器灵敏度响应达到-181.8 dB±1 dB,等效自噪声压低于零级海况海洋环境噪声,与理论模型结果有良好的一致性。结果表明,该设计显著提升了圆管水听器的低频接收灵敏度,并为其耐静水压性能提升提供了思路。

关键词：水听器三氟乙烯压电特性海洋环境噪声耐静水压均聚物接收灵敏度振动模式

基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度滤波的主动分布式声纳多目标跟踪

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兵工学报 2020年第5期41卷 941-949页

作者：邵鹏飞王蕾王方勇杭州应用声学研究所声纳技术重点实验室浙江杭州310012

针对杂波数量多、目标数量和状态不确实性及观测不确实性等问题,提出了一种基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度(SMC-PHD)滤波的分布式声纳多目标自动跟踪方法。通过随机有限集模型对多目标状态和观察进行表征,结合序贯蒙特卡洛方法中的重... 详细信息

针对杂波数量多、目标数量和状态不确实性及观测不确实性等问题,提出了一种基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度(SMC-PHD)滤波的分布式声纳多目标自动跟踪方法。通过随机有限集模型对多目标状态和观察进行表征,结合序贯蒙特卡洛方法中的重要性采样和重采样策略递归地实现多目标后验近似下概率假设密度的传递和滤波。利用分布式声纳观测模拟数据,对不同节点数目下基于SMC-PHD滤波的多目标跟踪进行了仿真实验。仿真实验结果表明:该方法适用于主动分布式声纳系统,能在多杂波环境下对数目未知且时变的多目标进行实时自动跟踪;在4个平台节点的主动分布式声纳系统中,实现了平均相对误差小于5%的水下多目标高精度跟踪,且目标数目估计值与真实值一致。

关键词：主动分布式声纳随机有限集序贯蒙特卡洛概率假设密度滤波多目标跟踪