小尺度傳感器陣列超指向性研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、本論文研究分析了小尺度傳感器陣列超指向性形成的原理和實(shí)現(xiàn)方法。參考現(xiàn)有方法，并基于實(shí)際科研課題，將傳感器陣列超指向性形成方法分為三類數(shù)學(xué)模型：最大信噪比超指向性數(shù)學(xué)模型、方向性綜合超指向性數(shù)學(xué)模型和諧波模態(tài)重構(gòu)超指向性數(shù)學(xué)模型。對(duì)該三類模型進(jìn)行了細(xì)致的原理分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明。并且引入了聲場(chǎng)計(jì)算的邊界元方法，使得三類模型具有廣泛的適用性。論文的工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1．指出了陣列超指向性研究的重要意義和應(yīng)用價(jià)值，介紹了陣列超

2、指向性概念。 2．細(xì)致分析了最大信噪比超指向性數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出陣列獲得最佳超指向性時(shí)陣元權(quán)值計(jì)算的一般公式。對(duì)直線陣和圓環(huán)陣的超指向性形成進(jìn)行了重點(diǎn)分析，推導(dǎo)出圓環(huán)陣超指向性形成時(shí)最佳權(quán)向量的解析公式，以及波束計(jì)算公式。 3．推導(dǎo)分析了任意結(jié)構(gòu)圓環(huán)陣傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)方向性綜合數(shù)學(xué)模型，給出了方向性合成的陣元加權(quán)公式、超指向性指數(shù)以及波束計(jì)算公式。引入了聲場(chǎng)計(jì)算的邊界元法，使得模型能適合任意障板結(jié)構(gòu)的圓環(huán)陣。制作了多種結(jié)構(gòu)圓

3、環(huán)水聽(tīng)器，進(jìn)行了水池實(shí)驗(yàn)。 4．推導(dǎo)分析了基于平面波聲場(chǎng)模態(tài)重構(gòu)的超指向性數(shù)學(xué)模型，提出了諸如球諧波模態(tài)分解器、入射聲場(chǎng)傅立葉分解器等概念，介紹了其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。給出了球諧波模態(tài)重構(gòu)超指向性、傅立葉模態(tài)重構(gòu)超指向性的數(shù)學(xué)證明以及權(quán)值計(jì)算的解析公式。針對(duì)圓環(huán)陣，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 5．建立了一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)水聽(tīng)器基陣陣列流形計(jì)算模型。該模型運(yùn)用聲場(chǎng)計(jì)算的邊界元方法，求出基陣陣元位置處聲場(chǎng)響應(yīng)，進(jìn)而得到基陣陣列流形。進(jìn)行了水池實(shí)驗(yàn)