Оптимизированная обработка сигнала массива ниже обработки режима и оценка оценки ориентации электроники и связи радиооборудования телекоммуникационное оборудование Science Press
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Описание товара
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| [优化阵列信号处理(下册)： 模态处理与方位估计] | ||
 | [ 定价 ] | 108.00 |
| [ 出版社 ] | [科学出版社] | |
| [ 版次 ] | 1 | |
| [ 出版时间 ] | [2018年03月] | |
| [ 开本 ] | 16 | |
| [ 作者 ] | [鄢社锋] | |
| [ 装帧 ] | [圆脊精装] | |
| [ 页数 ] | 0 | |
| [ 字数 ] | 331000 | |
| [ ISBN编码 ] | 9787030433718 | |
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[本书系统地介绍传感器阵列优化信号处理理论、方法及其应用。全书共14章，分为上、下两册，上册主要讨论波束设计的问题，介绍阵列信号处理基本概念与模型、窄带阵列信号处理，以及宽带阵列信号处理的理论与方法；下册主要讨论模态阵列处理与方位估计的问题，介绍声学阵列模态处理理论与方法，以及目标方位谱估计理论与方法。书中融入了作者近二十年来从事阵列信号处理方面科研工作的实际经验，纳入了作者在国内外重要刊物发表的数十篇论文，同时采纳了少量散见于各种文献中的部分相关内容。]
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[前言]
[第10章 圆环阵阵列处理]
[10.1 引言]
[10.2 连续圆环阵]
[10.2.1 均匀加权连续圆环阵]
[10.2.2 圆环阵常规波束形成]
[10.2.3 相位模式激励]
[10.3 均匀圆环阵]
[10.4 本章小结]
[第11章 圆环阵模态波束形成]
[11.1 引言]
[11.2 连续圆环阵与圆模态]
[11.2.1 圆模态]
[11.2.2 圆环相位模式波束]
[11.2.3 时延求和波束形成]
[11.3 均匀圆环阵]
[11.3.1 均匀圆环阵数学模型]
[11.3.2 圆谐波域波束形成]
[11.3.3 圆谐波域指标表述]
[11.4 圆谐波域波束形成器设计]
[11.4.1 相位模式波束设计]
[11.4.2 时延求和波束设计]
[11.4.3 圆谐波域MvDR波束形成器]
[11.4.4 *大指向性波束形成器]
[11.4.5 平面各向同性噪声场中MvDR波束形成器]
[11.4.6 *大白噪声增益波束形成器]
[11.4.7 多约束波束形成器]
[11.5 对称圆谐波波束形成器]
[11.5.1 加权向量设计]
[11.5.2 波束形成结构]
[11.6 圆谐波域宽带波束形成]
[11.6.1 频域宽带圆谐波域波束形成]
[11.6.2 时域宽带圆谐波域波束形成]
[11.7 本章小结]
[第12章 球面阵模态波束形成]
[12.1 引言]
[12.2 连续球面阵与球模态]
[12.2.1 球模态]
[12.2.2 球面相位模式波束]
[12.2 13时延求和波束形成]
[12.3 球面阵]
[12.3.1 球谐波域波束形成]
[12.3.2 球谐波域指标表述]
[12.4 球谐波域波束形成器设计]
[12.4.1 多约束优化波束设计]
[12.4.2 球谐波域MvDR波束形成器]
[12.4.3 *大指向性波束形成器]
[12.4.4 *大白噪声增益波束形成器]
[12.4.5 稳健高增益波束形成器]
[12.5 旋转对称球谐波波束形成器]
[12.5.1 波束形成结构]
[12.5.2 加权向量设计]
[12.6 球谐波域宽带波束形成]
[12.6.1 频域宽带波束形成]
[12.6.2 时域宽带波束形成]
[12.7 本章小结]
[第13章 波束扫描方位谱估计]
[13.1 引言]
[13.2 波束扫描方位谱估计]
[13.2.1 窄带信号方位谱估计]
[13.2.2 宽带信号方位谱估计]
[13.3 圆环阵方位估计]
[13.3.1 窄带信号方位估计]
[13.3.2 宽带信号方位估计]
[13.4 球面阵方位估计]
[13.4.1 窄带信号方位估计]
[13.4.2 宽带信号方位估计]
[13.5 本章小结]
[第14章 高分辨方位谱估计]
[14.1 引言]
[14.2 窄带阵元域MUSIC方位估计]
[14.3 窄带模态域MUSIC方位估计]
[14.4 窄带矩阵空域预滤波方位估计]
[14.4.1 矩阵空域滤波原理]
[14.4.2 矩阵空域滤波器设计]
[14.4.3 空域预滤波DOA估计]
[14.4.4 方位估计步骤]
[14.5 窄带波束域MusIC方位估计]
[14.5.1 波束域方法]
[14.5.2 方位估计步骤]
[14.6 宽带非相干方位估计]
[14.7 宽带相干信号子空间方位估计]
[14.7.1 相干信号协方差矩阵的奇异性]
[14.7.2 相干子空间方位估计算法]
[14.7.3 相干子空间方位估计步骤]
[14.7.4 相干信号源方位估计的Cramer.Rao下界]
[14.8 宽带波束域方位估计]
[1418.1 波束域方位估计方法简介]
[14.8.2 频域处理实现步骤]
[14.8.3 时域处理实现步骤]
[14.9 本章小结]
[参考文献]
[附录A 部分主要的缩写与符号说明]
[A.1 缩写词]
[A.2 变量符号]
[A.3 部分算术符号]
[附录B 设计实例目录]
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[第10章 圆环阵阵列处理 ]
[ 10.1 引言 ]
[ 第3章已经介绍了一类规则形状阵列——直线阵的波束形成问题，线阵由于几何形状简单，其波束形成特性已经被研究得很透彻，而且各种波束指标，如常规波束形成波束响应、主瓣宽度、旁瓣级、指向性指数、白噪声增益等，大都可以推导出闭式解析解，例如，连续线阵均匀加权波束响应为sinc 函数。 ]
[ 由于直线阵是一维阵，其波束响应围绕该直线轴对称，因此它只能估计目标的一维角度(与线阵法线方向的夹角)，而另一维角度是模糊的，也就出现常说的线阵左右舷模糊的缺点。而要解决该问题就需要采用二维阵(平面阵)或三维阵(体积阵)。 ]
[ 除了直线阵，圆环阵是另一类比较常见的基阵阵形，如圆环浮标阵列、舰艏圆环阵、智能音箱圆环传声器阵等。圆环阵是一种二维阵，圆环阵也具有轴对称特性，不过它以垂直于该圆环的直线为轴，这样就很方便在圆周多个方向形成具有相同响应的波束，也就是说，圆环阵在其所在的平面360]&[deg;方位具有相同的目标探测与方位估计性能。 ]
[ 第4～9 章介绍的各种窄带与宽带波束优化设计方法适用于任意形状基阵，当然也适用于圆环阵。不过这些方法中，有些只能给出数值解(如多约束波束优化设计问题)，有些方法虽然具有解析解(如*佳波束形成加权向量等)，但是很少能像线阵波束响应那样表示成单个函数(如sinc 函数)。 ]
[ 圆环阵由于其对称性，经推导可以发现，其常规波束响应也可以表示成一个特殊函数——贝塞尔(Bessel)函数。这一点与线阵有些类似，于是我们可以深入地观察到圆环阵特有的很多性质。 ]
[ 我们已经知道，矩形阵是在平面上由线阵作为阵元组成的线阵。与此类似，圆柱阵可以看成由线阵作为阵元组成的圆环阵，也可以看作由圆环阵作为阵元组成的线阵，于是也可以采用乘积定理计算圆柱阵的波束响应。 ]
[ 本章针对圆环形阵列，详细推导其波束形成响应的解析表达式，并分析其特性。本章主要内容与组织结构如下：10.2节推导连续圆环阵波束响应表达式，包括均匀加权波束响应、水平面常规时延求和波束响应，以及模态表述的波束响应；10.3节介绍均匀圆环阵波束形成问题，并考察均匀圆环阵常规波束形成与*佳波束形成的性能；10.4节是本章小结。 ]
[ 10.2 连续圆环阵 ]
[ 下面考虑连续圆环阵。考虑一个半径为r 的连续圆环阵，将其置于xoy平面，圆环中心为坐标原点，如图10.1所示。 ]
[ 图10.1 连续圆环阵 ]
[ 连续圆环阵上各接收点可用极坐标表示为(r,*)，这里* 是圆环阵上接收点的水平方位角。将其表示成三维直角坐标为 ]
[ (10.1) ]
[ 根据第2 章的推导，连续圆环阵上位于p* 点的阵列流形函数p* (k)可以表示为 ]
[ (10.2) ]
[ 注意位置坐标符号p 与阵列流形函数p* 的区别，前者是粗体。 ]
[ 假设该连续阵上p* 点的加权函数取，则连续圆环阵的频率-波数响应函数为 ]
[ (10.3) ]
[ 将其写成波束响应的形式为 ]
[ (10.4) ]
[ 下面考察连续圆环阵波束图的性能。 ]
[ 10.2.1 均匀加权连续圆环阵 ]
[ 后面将会看到，圆环阵的很多特性与贝塞尔函数有关。因此，在介绍均匀加权连续圆环阵之前，我们先介绍贝塞尔函数的定义与特性。 ]
[ 一类n 阶贝塞尔函数定义为 ]
[ (10.5) ]
[ 它具有如下特性 ]
[ (10.6) ]
[ 图10.2 显示了0～7 阶贝塞尔函数图。从图中可以看出，随着阶数n 的增大，贝塞尔函数*大幅度值max Jn (z) 逐渐减小；当z ]<[ n 时，贝塞尔函数的幅度值Jn (z)比较小。 ]
[ 图10.2 贝塞尔函数 ]
[ 我们定义 ]
[ (10.7) ]
[ 令ψ =* -θ ，式(10.7)可以表示成 ]
[ (10.8) ]
[ 由式(10.5)，式(10.8)可以写成 ]
[ (10.9) ]
[ 由贝塞尔函数的特性式(10.6)，式(10.9)可以写成 ]
[ (10.10) ]
[ 下面考虑均匀加权的连续圆环阵的方向响应，即令 ]
[ (10.11) ]
[ 代入式(10.4)可得连续圆环阵的波束响应为 ]
[ (10.12) ]
[ 由式(10.7)和式(10.10)，并令n = 0，式(10.12)可以表示成 ]
[ (10.13) ]
[ 该波束响应与水平角θ 无关，表明波束响应相对于z 轴旋转对称。 ]
[ 由式(10.13)可见，均匀加权连续圆环阵的波束响应是0 阶贝塞尔函数，这与连续线阵的波束响应是sinc 函数相对应。从前面章节我们已经知道，放置于x 轴上的长度为L的连续线阵在xoz 平面(θ = 0平面)上的波束响应为 ]
[ (10.14) ]
[ 这表明当线阵长度L 与圆环阵直径2r 相等时，两连续阵的波束响应的宗量相等，但前者为sinc 函数，后者为0 阶贝塞尔函数。 ]
[ 图10.3 显示了J0 (z)与sinc(z)两函数相对于宗量z的值的对比图。从图中可以看出， z = 0时两函数都为1，这表明波束主瓣响应为1，即0dB。除了z = 0点之外，0 阶贝塞尔函数的峰值与谷值幅度都大于sinc 函数峰值与谷值幅度，这表明连续圆环阵波束旁瓣高于连续线阵。两者的*高旁瓣出现在波束观察方向左右**个谷值处，连续圆阵的*低谷值出现在z = ]&[plusmn;3.83处，其值为-0.4028，对应*高旁瓣为20lg(|-0.4028|) = -7.90dB；连续线阵的*低谷值出现在z = ]&[plusmn;4.49处，其值为-0.2172，对应*高旁瓣为20lg(|-0.2172|) = -13.26dB。可见，连续圆环阵旁瓣级较连续线阵高出5dB 以上。0 阶贝塞尔函数在波束观察方向左右**个过零点(波束零点)出现在z = ]&[plusmn;2.40处，而sinc函数**个过零点出现在z = ]&[plusmn;π处，可见，连续圆环阵主瓣宽度窄于连续线阵。 ]
[ 图10.3 J0 (z)与sinc(z)函数值对比 ]
[ 例10.1 连续圆环阵均匀加权波束图 ]
[ 考虑一连续圆环阵，计算采用均匀加权时得到的波束响应。 ]
[ 首先假设波数半径积为kr = 2π ，令θ ∈[0]°,360&[deg;)，φ ∈[0]°,180&[deg;]，利用式(10.13)计算得到的波束响应，其幅度采用三维坐标显示于图10.4 中。 ]
[ 图10.4 连续圆环阵均匀加权波束图，kr = 2π ]
[ 由图可见，均匀加权获得的波束响应相对于z 轴旋转对称，即波束响应只与垂直角φ 有关，与水平角θ 无关。因此，下面我们只需画出均匀加权波束图相对于垂直角φ 的关系即可。 ]
[ 假设波数半径积范围kr∈[0,10]，垂直角取值范围φ ∈[0]°,180&[deg;]，利用式(10.13)计算得到的波束响应相对于波数半径积kr 与垂直角φ 的值显示于图10.5 中，其中图10.5(a)为波束响应幅度取对数后的伪彩色(灰度)显示，图10.5(b)为波束响应幅度柱面坐标显示。 ]
[ 为了更好地观测到波束响应，图10.5 中补全了与圆环阵垂直的平面( z 轴所在平面)上整个360]&[deg;范围内的波束响应。 ]
[ 图10.6 显示了kr = 2,4,6,8时对应的波束响应极坐标显示图。 ]
[ 从图10.5 与图10.6 可见，均匀加权圆环阵在垂直于圆环的方向获得了主瓣，即波束主瓣方向指向φ = 0]&[deg;与φ =180]&[deg;方向。kr = 0时，波束响应为单位圆，即没有方向性。随着频率的升高，波束主瓣逐渐变窄。 ]
[ 图10.5 连续圆环阵均匀加权波束图kr∈[0,10]，φ ∈[0]°,180°]
