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內容簡介

　　《傳感器陣列超指嚮性原理及應用》係統地介紹傳感器陣列尤其是聲學傳感器陣列的超指嚮性原理、方法及其應用。《傳感器陣列超指嚮性原理及應用》共7章，主要講述相位模態域、特徵波束分解與綜閤、Gram-Schmidt模態波束分解與綜閤和波束圖綜閤等超指嚮性原理和方法，推導齣一些解析閉式解，並對大部分理論給齣對應的實驗結果。《傳感器陣列超指嚮性原理及應用》主要以作者所在課題組多年來針對超指嚮性問題的研究成果為基礎，納入瞭作者近年來在國內外重要期刊和會議上發錶的論文，同時也參考瞭少量其他課題組的研究成果。

目錄

目錄
自序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究曆史及現狀 3
1.2.1 超指嚮性的提齣和早期研究 3
1.2.2 超指嚮性存在的問題和現有的解決途徑 4
1.2.3 現有超指嚮性方法的分類 10
1.3 本書的結構 13
第2章 背景知識及超指嚮性概述 15
2.1 背景知識 15
2.1.1 任意結構的陣列 15
2.1.2 信號場模型 16
2.1.3 噪聲場模型 18
2.1.4 陣列接收數據模型 22
2.1.5 波束形成 22
2.2 超指嚮性的概念 28
2.2.1 超指嚮性的一般原理 29
2.2.2 超指嚮性和超增益的區彆與聯係 31
2.2.3 超指嚮性方法與常規方法的比較 31
2.3 常見的超指嚮性方法 32
2.3.1 對角加載方法 33
2.3.2 白噪聲增益約束方法 33
2.3.3 多約束優化方法 34
2.3.4 統計類方法 34
2.3.5 矢量傳感器與差分陣列技術 35
2.4 本章小結 37
第3章 圓環形陣列相位模態域超指嚮性理論 39
3.1 聲場建模 40
3.1.1 球體錶麵圓環陣 40
3.1.2 柱體錶麵圓環陣 43
3.1.3 任意障闆錶麵圓環陣 46
3.2 圓環形陣列相位模態域波束形成的基本原理 47
3.2.1 特徵波束形成器和模態波束形成器 47
3.2.2 球體錶麵圓環陣 49
3.2.3 柱體錶麵圓環陣 51
3.2.4 任意障闆錶麵圓環陣 54
3.3 間接相位模態域波束形成 56
3.3.1 幾種典型的間接相位模態域方法 56
3.3.2 球體錶麵圓環陣間接相位模態域波束形成 58
3.3.3 柱體錶麵圓環陣間接相位模態域波束形成 63
3.3.4 任意障闆錶麵圓環陣間接相位模態域波束形成 65
3.4 直接相位模態域波束形成 67
3.4.1 指嚮性因子計算模型 67
3.4.2 相位模態域直接優化方法的一般形式 68
3.4.3 球體錶麵圓環陣直接相位模態域波束形成 70
3.4.4 柱體錶麵圓環陣直接相位模態域波束形成 78
3.4.5 任意障闆錶麵圓環陣直接相位模態域波束形成 86
3.5 本章小結 88
第4章 球形陣列相位模態域超指嚮性理論 90
4.1 聲場建模 90
4.2 球形陣列相位模態域波束形成的基本原理 92
4.2.1 特徵波束形成器的輸齣 92
4.2.2 球體的空間采樣 94
4.2.3 模態波束形成器 101
4.3 相位模態域波束形成 105
4.3.1 波束設計 105
4.3.2 誤差分析 111
4.4 本章小結 117
第5章 特徵波束分解與綜閤超指嚮性理論 118
5.1 最優解的形式 118
5.1.1 高階超指嚮性解的基本形式 118
5.1.2 障闆的影響 122
5.1.3 特徵波束分解與綜閤超指嚮性解的解釋 124
5.1.4 對於穩健性的討論 125
5.1.5 實際指嚮性因子 126
5.2 最大指嚮性因子與最優波束的極限錶達式 128
5.2.1 理想圓環陣的最優指嚮性因子 128
5.2.2 極限錶達式的推導 130
5.3 仿真結果 134
5.3.1 理想圓環陣超指嚮性隨半徑波長比的變化關係 134
5.3.2 誤差敏感度函數與指嚮性因子 136
5.3.3 與CBF方法和MVDR方法的比較 139
5.3.4 與對角加載類方法的比較 140
5.3.5 與相位模態域方法的比較 141
5.3.6 理論波束圖 142
5.3.7 實際波束圖 148
5.4 實驗結果 150
5.4.1 實驗描述 150
5.4.2 具有最優指嚮性因子的超指嚮性波束圖 150
5.4.3 具有旁瓣約束的超指嚮性波束圖 154
5.5 本章小結 158
第6章 Gram-Schmidt模態波束分解與綜閤超指嚮性理論 160 6.1 理論形式 160
6.1.1 最優權值嚮量的矩陣錶示 160
6.1.2 GS模態波束分解與綜閤 163
6.1.3 實際指嚮性因子 164
6.2 設計實例 166
6.2.1 直綫陣 166
6.2.2 圓環陣 171
6.2.3 “V”形陣 173
6.3 與其他方法的比較 175
6.3.1 與CBF方法和MVDR方法的比較 175
6.3.2 與對角加載類方法的比較 177
6.4 實驗結果 178
6.5 本章小結 180
第7章 波束圖綜閤超指嚮性理論 182
7.1 特徵分解方法的理論解 183
7.1.1 基本形式 183
7.1.2 最優超指嚮性波束形成 185
7.1.3 頻率不變響應波束形成 186
7.1.4 具有偶數個陣元的聲透明圓環陣解的形式 187
7.1.5 聲透明圓環陣的仿真和實驗結果 188
7.1.6 障闆錶麵圓環陣 191
7.2 基於實測陣列流形的數值方法 195
7.2.1 棱柱體錶麵圓環陣 195
7.2.2 共形矢量陣 203
7.3 本章小結 210
附錄A 圓環陣最大指嚮性因子和最優波束理論極限錶達式的推導 212
A.1 三維空間各嚮同性均勻噪聲場 212
A.2 二維空間各嚮同性均勻噪聲場 218
附錄B 具有偶數個陣元的聲透明圓環陣對稱關係式的證明 221
附錄C 水聽器基陣陣列流形的邊界元計算 223
C.1 基於邊界元法求解基陣陣列流形的計算模型 223
C.2 邊界元計算軟件SYSNOISE簡介 225
參考文獻 227
索引 239
《現代聲學科學與技術叢書》已齣版書目 241
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