传感器阵列超指向性原理及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2研究历史及现状 3

1.2.1超指向性的提出和早期研究 3

1.2.2超指向性存在的问题和现有的解决途径 4

1.2.3现有超指向性方法的分类 10

1.3本书的结构 13

第2章 背景知识及超指向性概述 15

2.1背景知识 15

2.1.1任意结构的阵列 15

2.1.2信号场模型 16

2.1.3噪声场模型 18

2.1.4阵列接收数据模型 22

2.1.5波束形成 22

2.2超指向性的概念 28

2.2.1超指向性的一般原理 29

2.2.2超指向性和超增益的区别与联系 31

2.2.3超指向性方法与常规方法的比较 31

2.3常见的超指向性方法 32

2.3.1对角加载方法 33

2.3.2白噪声增益约束方法 33

2.3.3多约束优化方法 34

2.3.4统计类方法 34

2.3.5矢量传感器与差分阵列技术 35

2.4本章小结 37

第3章 圆环形阵列相位模态域超指向性理论 39

3.1声场建模 40

3.1.1球体表面圆环阵 40

3.1.2柱体表面圆环阵 43

3.1.3任意障板表面圆环阵 46

3.2圆环形阵列相位模态域波束形成的基本原理 47

3.2.1特征波束形成器和模态波束形成器 47

3.2.2球体表面圆环阵 49

3.2.3柱体表面圆环阵 51

3.2.4任意障板表面圆环阵 54

3.3间接相位模态域波束形成 56

3.3.1几种典型的间接相位模态域方法 56

3.3.2球体表面圆环阵间接相位模态域波束形成 58

3.3.3柱体表面圆环阵间接相位模态域波束形成 63

3.3.4任意障板表面圆环阵间接相位模态域波束形成 65

3.4直接相位模态域波束形成 67

3.4.1指向性因子计算模型 67

3.4.2相位模态域直接优化方法的一般形式 68

3.4.3球体表面圆环阵直接相位模态域波束形成 70

3.4.4柱体表面圆环阵直接相位模态域波束形成 78

3.4.5任意障板表面圆环阵直接相位模态域波束形成 86

3.5本章小结 88

第4章 球形阵列相位模态域超指向性理论 90

4.1声场建模 90

4.2球形阵列相位模态域波束形成的基本原理 92

4.2.1特征波束形成器的输出 92

4.2.2球体的空间采样 94

4.2.3模态波束形成器 101

4.3相位模态域波束形成 105

4.3.1波束设计 105

4.3.2误差分析 111

4.4本章小结 117

第5章 特征波束分解与综合超指向性理论 118

5.1最优解的形式 118

5.1.1高阶超指向性解的基本形式 118

5.1.2障板的影响 122

5.1.3特征波束分解与综合超指向性解的解释 124

5.1.4对于稳健性的讨论 125

5.1.5实际指向性因子 126

5.2最大指向性因子与最优波束的极限表达式 128

5.2.1理想圆环阵的最优指向性因子 128

5.2.2极限表达式的推导 130

5.3仿真结果 134

5.3.1理想圆环阵超指向性随半径波长比的变化关系 134

5.3.2误差敏感度函数与指向性因子 136

5.3.3与CBF方法和MVDR方法的比较 139

5.3.4与对角加载类方法的比较 140

5.3.5与相位模态域方法的比较 141

5.3.6理论波束图 142

5.3.7实际波束图 148

5.4实验结果 150

5.4.1实验描述 150

5.4.2具有最优指向性因子的超指向性波束图 150

5.4.3具有旁瓣约束的超指向性波束图 154

5.5本章小结 158

第6章 Gram-Schmidt模态波束分解与综合超指向性理论 160

6.1理论形式 160

6.1.1最优权值向量的矩阵表示 160

6.1.2 GS模态波束分解与综合 163

6.1.3实际指向性因子 164

6.2设计实例 166

6.2.1直线阵 166

6.2.2圆环阵 171

6.2.3 “V”形阵 173

6.3与其他方法的比较 175

6.3.1与CBF方法和MVDR方法的比较 175

6.3.2与对角加载类方法的比较 177

6.4实验结果 178

6.5本章小结 180

第7章 波束图综合超指向性理论 182

7.1特征分解方法的理论解 183

7.1.1基本形式 183

7.1.2最优超指向性波束形成 185

7.1.3频率不变响应波束形成 186

7.1.4具有偶数个阵元的声透明圆环阵解的形式 187

7.1.5声透明圆环阵的仿真和实验结果 188

7.1.6障板表面圆环阵 191

7.2基于实测阵列流形的数值方法 195

7.2.1棱柱体表面圆环阵 195

7.2.2共形矢量阵 203

7.3本章小结 210

附录A 圆环阵最大指向性因子和最优波束理论极限表达式的推导 212

A.1三维空间各向同性均匀噪声场 212

A.2二维空间各向同性均匀噪声场 218

附录B 具有偶数个阵元的声透明圆环阵对称关系式的证明 221

附录C 水听器基阵阵列流形的边界元计算 223

C.1基于边界元法求解基阵阵列流形的计算模型 223

C.2边界元计算软件SYSNOISE简介 225

参考文献 227

索引 239

《现代声学科学与技术丛书》已出版书目 241