基于凸优化的3D变迹函数水下声呐成像算法

发布时间：2022-01-26 20:01

　　针对水下声呐成像算法中旁瓣电平过高的问题,提出一种基于凸优化的3D变迹函数优化方法,用于成像算法之前,以求在波束形成中获得较低旁瓣电平。利用凸优化算法高效求解满足约束条件的阵元激励权值,将激励权值形成一个3D变迹函数,以幅度变迹的方式作用于各阵元接收的信号,并对幅度变迹后的各阵元接收信号采用延时叠加方法波束形成并成像。以主瓣宽度和峰值旁瓣电平作为衡量波束性能的指标,将所提出方法与切比雪夫窗函数方法和未经变迹函数方法处理进行对比,并进行成像仿真。实验结果表明:所提出方法可以有效地抑制波束峰值旁瓣电平,提高成像对比度。 

【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

均匀平面阵列模型

为了证明当回波信号来自于不同方向时,基于凸优化的3D变迹函数都可以有效抑制波束峰值旁瓣电平,本文进行仿真,仿真平台:MATLAB2014a,仿真参数设置:传感器基阵采用20×20正方形均匀平面阵列,共400个传感器阵元;X轴和Y轴向相邻的阵元间距相等,波束方向参数取值范围μ∈[-1,1]、v∈[-1,1],实验中为了减小误差,在其取值范围内设置更多的采样数,设为Lμ=Lv=401。以基阵中心为参考点,给出回波信号的俯仰角θ和方位角φ分别为0°,30°和60°时的3D变迹函数图和基阵接收的回波数据经3D变迹函数处理并波束形成后的三维波束方向图和二维方向截面图,实验结果分别如图2,图3。图2 3D变迹函数图

3D变迹函数图

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于改进风驱动优化算法的稀疏阵列旁瓣抑制方法[J]. 金雪,夏伟杰,潘彦均,周建江.  数据采集与处理. 2017(06)
[4]一种基于稀疏干扰协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法[J]. 鹿玉泽,王玉玺,郑家毅,李伟.  电子设计工程. 2017(16)
[5]基于虚拟阵元设计的稀疏基阵的水下正视声学成像[J]. 李鹏,黄兆宇,徐丽华,郑太成,陈金立.  安徽大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]我国海洋水下观测网发展战略思考[J]. 罗续业,李彦.  海洋学研究. 2016(03)
[7]基于十字型阵列的多频发射波束形成算法[J]. 刘雪松,周凡,周泓,田翔,蒋荣欣,陈耀武.  华南理工大学学报(自然科学版). 2016(01)

博士论文
[1]阵列方向图综合与自适应波束形成技术研究[D]. 阳凯.电子科技大学 2013
[2]成像声纳波束形成新技术研究[D]. 王晓峰.哈尔滨工程大学 2011

硕士论文
[1]基于自适应波束形成的合成孔径超声成像算法[D]. 季晓星.南京信息工程大学 2018
[2]压缩感知水下成像算法研究与系统设计[D]. 郑太成.南京信息工程大学 2017



本文编号：3611085