目錄
叢書序
自序
第1章 緒論 1
1.1 聲全息與波束形成概述 2
1.1.1 聲全息概述 2
1.1.2 波束形成概述 4
1.2 近場聲全息發(fā)展概述 5
1.2.1 基于空間聲場變換的近場聲全息 5
1.2.2 基于邊界元法的近場聲全息 10
1.2.3 基于波疊加法的近場聲全息 12
1.2.4 基于亥姆霍茲方程*小二乘法的近場聲全息 13
1.2.5 近場聲全息測量算法及系統(tǒng)的發(fā)展 14
1.3 波束形成發(fā)展概述 18
1.3.1 陣型優(yōu)化 18
1.3.2 **波束形成 21
1.3.3 逆波束形成 25
1.4 矢量水聽器技術(shù)發(fā)展概述 26
參考文獻 28
第2章 水中平面和柱面近場聲全息 38
2.1 聲場中的基本關(guān)系式 38
2.2 平面近場聲全息基本理論 39
2.2.1 狄利克雷邊界條件下的解 39
2.2.2 諾伊曼邊界條件下的解 41
2.2.3 基于聲壓測量的聲場重構(gòu) 42
2.2.4 基于質(zhì)點振速測量的聲場重構(gòu) 43
2.2.5 重構(gòu)表達式的離散化處理 45
2.3 柱面近場聲全息基本理論 49
2.3.1 柱坐標系下亥姆霍茲方程及其解 49
2.3.2 基于聲壓測量的柱面近場聲全息 50
2.3.3 基于振速測量的柱面近場聲全息 51
2.4 基于聲強測量的柱面近場聲全息基本理論 52
2.4.1 聲強場的基本關(guān)系式 52
2.4.2 基本原理 54
2.4.3 有限離散算法 56
參考文獻 61
第3章 水中局部測量近場聲全息 62
3.1 統(tǒng)計*優(yōu)平面近場聲全息 62
3.1.1 平面?zhèn)鞑ゲㄅc倏逝波 63
3.1.2 基于聲壓測量的統(tǒng)計*優(yōu)平面近場聲全息 63
3.1.3 基于質(zhì)點振速測量的統(tǒng)計*優(yōu)平面近場聲全息 66
3.1.4 基于聲壓振速聯(lián)合測量的統(tǒng)計*優(yōu)平面近場聲全息 66
3.2 統(tǒng)計*優(yōu)柱面近場聲全息 68
3.2.1 基于聲壓測量的統(tǒng)計*優(yōu)柱面近場聲全息 68
3.2.2 基于振速測量的統(tǒng)計*優(yōu)柱面近場聲全息 70
3.2.3 基于聲壓振速聯(lián)合測量的統(tǒng)計*優(yōu)柱面近場聲全息 71
3.3 一步Patch近場聲全息 73
3.3.1 傳統(tǒng)Patch近場聲全息 73
3.3.2 全息聲壓信號的波數(shù)域帶限特性 75
3.3.3 基于聲壓測量的一步Patch近場聲全息 76
3.3.4 基于質(zhì)點振速測量的一步Patch近場聲全息 78
參考文獻 79
第4章 水中非共形面聲源重構(gòu)的近場聲全息 80
4.1 基于波疊加法的近場聲全息 80
4.1.1 波疊加積分方程 80
4.1.2 數(shù)值實現(xiàn)過程 81
4.1.3 基于聲壓測量的波疊加法 83
4.1.4 基于振速測量的波疊加法 84
4.1.5 基于聲壓振速聯(lián)合測量的波疊加法 85
4.2 基于亥姆霍茲*小二乘法的近場聲全息 86
4.2.1 基于聲壓測量的亥姆霍茲*小二乘法 86
4.2.2 基于振速測量的亥姆霍茲*小二乘法 89
4.2.3 基于聲壓-振速聯(lián)合測量的聲場重構(gòu) 92
參考文獻 93
第5章 近場聲全息分辨率增強技術(shù) 95
5.1 統(tǒng)計*優(yōu)近場聲全息分辨率增強法 95
5.1.1 數(shù)據(jù)外推-內(nèi)插分辨率增強法 95
5.1.2 基于不規(guī)則波數(shù)矢量選取的分辨率增強法 98
5.2 波疊加法近場聲全息分辨率增強法 103
5.2.1 全息數(shù)據(jù)外推-內(nèi)插分辨率增強法 103
5.2.2 直接重構(gòu)分辨率增強法 105
5.2.3 源強求解過程的不適定性 106
參考文獻 108
第6章 水中運動聲源聲全息空間識別算法 109
6.1 運動聲源激發(fā)的聲波 110
6.1.1 運動學分析 110
6.1.2 動力學分析 111
6.2 全息數(shù)據(jù)的多普勒消除 114
6.3 聲源面的聲場重構(gòu) 115
6.3.1 基于空間傅里葉變換的聲場重構(gòu) 116
6.3.2 基于統(tǒng)計*優(yōu)局部測量的聲場重構(gòu) 116
第7章 近場基陣理論與聚焦波束形成 118
7.1 近場基陣理論 118
7.1.1 線性波動方程 118
7.1.2 基陣近場指向性 121
7.1.3 聲矢量陣近場指向性 123
7.2 矢量陣聚焦波束形成原理 124
7.2.1 矢量陣聚焦定位模型 124
7.2.2 聚焦空間分辨率 126
7.2.3 定位模糊判決 129
7.3 基于組合陣列的近場源參數(shù)估計 129
7.3.1 組合陣近場信號模型 130
7.3.2 基于組合陣的近場源參數(shù)估計算法 131
參考文獻 137
第8章 矢量陣高分辨聚焦波束形成 140
8.1 矢量陣聚焦波束形成算法 140
8.1.1 聲矢量信號處理框架 140
8.1.2 MVDR波束形成 141
8.1.3 矢量陣近場信號模型 142
8.1.4 矢量陣MVDR聚焦算法 144
8.1.5 基于近場內(nèi)插陣列變換的解相干算法 147
8.2 矢量陣寬帶高分辨聚焦算法 151
8.2.1 矢量陣非相干寬帶MVDR聚焦波束形成 151
8.2.2 矢量陣相干寬帶MVDR聚焦波束形成 155
參考文獻 160
第9章 矢量陣穩(wěn)健聚焦波束形成 162
9.1 矢量陣MVDR聚焦波束形成穩(wěn)健性優(yōu)化 162
9.1.1 自適應(yīng)波束形成器的失配及性能退化 162
9.1.2 基于二階錐規(guī)劃的矢量穩(wěn)健MVDR聚焦波束形成 164
9.2 基于多途信道模型匹配的穩(wěn)健聚焦波束形成 168
9.2.1 空間聚焦導向矢量 168
9.2.2 基于多途模型匹配的聚焦定位模型 170
9.2.3 *差性能*優(yōu)穩(wěn)健波束形成 172
9.2.4 基于*差性能*優(yōu)的穩(wěn)健聚焦處理器設(shè)計 173
參考文獻 177
第10章 運動聲源稀疏重構(gòu)聚焦波束形成 179
10.1 基于壓縮感知的稀疏重構(gòu)聚焦定位算法 179
10.1.1 基于稀疏采樣的矢量陣近場信號模型 180
10.1.2 基于空間稀疏信號重構(gòu)的聲源定位算法 182
10.2 運動聲源穩(wěn)健聚焦波束形成 185
10.2.1 運動聲源輻射特性 185
10.2.2 運動聲源矢量陣近場測量模型 186
10.2.3 基于*大似然聚焦算法的運動參數(shù)估計 188
10.2.4 稀疏虛擬陣列參數(shù)及信號的獲取 191
10.2.5 基于*差性能*優(yōu)的稀疏虛擬陣列聚焦算法 192
參考文獻 197
第11章 水下噪聲源聲全息與聚焦測試實例 199
11.1 水下近場聲全息測量 199
11.1.1 測量系統(tǒng) 199
11.1.2 測量算法 203
11.1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理 204
11.2 聲全息聲場重構(gòu) 205
11.2.1 基于聲壓和振速測量的近場聲全息聲場重構(gòu) 205
11.2.2 基于聲強測量的柱面近場聲全息聲場重構(gòu) 208
11.2.3 統(tǒng)計*優(yōu)近場聲全息聲場重構(gòu) 212
11.2.4 水中運動聲源近場聲全息聲場重構(gòu) 215
11.3 運動聲源聚焦定位實例 222
11.3.1 標準聲源聚焦定位實例 222
11.3.2 運動艙段模型噪聲源柱面聚焦定位實例 227
索引 234