小尺度傳感器陣列超指向性研究及實現(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現(xiàn)方法。參考現(xiàn)有方法，并基于實際科研課題，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。對該三類模型進行了細(xì)致的原理分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明。并且引入了聲場計算的邊界元方法，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方面： 1．指出了陣列超指向性研究的重要意義和應(yīng)用價值，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陣元權(quán)值計算的一般公式。對直線陣和圓環(huán)陣的超指向性形成進行了重點分析，推導(dǎo)出圓環(huán)陣超指向性形成時最佳權(quán)向量的解析公式，以及波束計算公式。 3．推導(dǎo)分析了任意結(jié)構(gòu)圓環(huán)陣傅立葉級數(shù)展開方向性綜合數(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)以及波束計算公式。引入了聲場計算的邊界元法，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)水聽器，進行了水池實驗。 4．推導(dǎo)分析了基于平面波聲場模態(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、入射聲場傅立葉分解器等概念，介紹了其優(yōu)化設(shè)計方法。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)值計算的解析公式。針對圓環(huán)陣，進行了實驗驗證。 5．建立了一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)水聽器基陣陣列流形計算模型。該模型運用聲場計算的邊界元方法，求出基陣陣元位置處聲場響應(yīng)，進而得到基陣陣列流形。進行了水池實驗