《基于被动时反技术噪声源定位技术》学习总结

---褚亚鹏

《基于被动时反技术噪声源定位技术》是哈尔滨工程大学的一名叫安丽娜的学生在20xx年发表的一篇硕士论文，该学生的专业为水声工程，哈尔滨工程大学的水声工程专业在全国排名第一，所以我相信这篇论文在该领域是具有一定的权威的。所以我对这篇文章在能力范围内进行了学习和研究。我把其中一些我能看懂或者在网上能查到的专业知识进行了总结和记录。

多途效应：

所谓多途效应是指声源信号由多条不同的路径到达接收基阵，由不同路径到达的信号相互干涉叠加，从而造成了基阵接收信号的时间扩展以及去相关（消除或弱化图像波段之间的相关性 ），严重的影响了噪声源定位的精度。为了消除多途效应造成的不利影响，该技术采用了时间反转镜技术来解决多途效应的不利影响。

常规聚焦波束形成原理（CBF）:

传统的远场波束形成技术将声波视为平面波，而聚焦波束形成方法是在近场条件下进行的波束形成，辐射声波被视为球面波，因此在对阵列接收数据进行相位补偿时需要依据球面波规律，扫描补偿到目标声源位置处时输出功率达到最大值，在目标声源所在平面的空间位置分布图上可出现“聚焦”点，因此称为聚焦波束形成。通常的扫描平面都是声源所在平面且与基阵所在平面相平行，若对扫描平面划分网格，则每一个网格对应的位置就是扫描点。以均匀水平线阵为例，建立聚焦模型，示意图如图 2.1 所示。

最小方差无畸变响应法（MVDR）:

是一种具有高分辨率的算法，它能够突破瑞利限，具有较强的抗噪声干扰能力，该方法在保持目标方位能量输出恒定的同时，要求其它方位输出达到最小化。

窄带近场高分辨定位方法( ac-MVDR):

在近场条件下还需要考虑幅度和相位对各阵元接收数据的影响，MVDR 近场聚焦波束形成方法只考虑了相位补偿而未进行幅度补偿，若在 MVDR 近场聚焦波束形成方法方法基础

上加以幅度修正，即可得到基于幅度相位联合补偿的 MVDR（ac-MVDR）近场高分辨定位方法。

关于CBF,MVDR和ac-MVDR的原理描述现在我还没有相应的知识储备来看懂，所以我只能通过模拟仿真的图像直观上来比较这三种方法的优劣：

在这三种方法的空间谱估计结果的对比分析中，基于幅度相位联合补偿的

MVDR(ac-MVDR)近场聚焦波束形成算法效果最好，其声图效果拥有最窄的主瓣，最低的旁瓣级和最平滑的声图背景，而且进一步的提高了低频段的空间分辨力和高频段的抗空间混叠能力。该结论验证了幅度补偿对提高近场窄带噪声源定位方法的空间分辨力的有效性，还有降低算法对频率限制的能力。

基于子带分解的宽带近场高分辨定位方法

（ISM-ac-MVDR） ：

本文研究的宽带信号定位方法采用基于子带分解 ISM（Incoherent Signal-Subspace Method）的宽带近场高分辨定位方法。该算法的主要思想是把宽带信号的频带划分为互 不重叠的窄带，在各窄带上应用窄带的近场高分辨定位方法，最后将各窄带的空间谱叠 加得到宽带信号的空间谱，以实现宽带信号源的近场定位。

仿真结果图如下：

基于 ISM 的宽带近场聚焦波束形成方法能够实现对宽带近场噪声源的高分辨定位。在这三种方法的空间谱估计结果的对比分析中，ISM-ac-MVDR 方法的声图效果最好，谱峰最为尖锐，在很大程度上提高了主旁瓣抑制比，降低了算法对频率及带宽限制，验证了幅度补偿对提高宽带近场噪声源定位方法的空间分辨力的有效性。

时间反转镜技术：

时间反转镜技术是指阵列接收到信源发射的信号，将其时域上取反（频率上取共轭），再从相应的接收阵元发射出去，这样做可以使先接收到的信号后发送、后接收到的信号先发送，使阵列中各阵元发射的信号同时到达信源位置，即使得在非均匀介质中的入射信号在原来位置形成聚焦，用来记录信号的阵列称为时间反转镜(TRM)。

多径补偿理论如图2-1所示，信源PS 发送信号，经两条不同的路径传播被阵列A 接收，由于路径不同它们的到达阵元的时间也不相同。时间反转镜阵元 j 将接收到的信号进行时间取反，再发送出去，其效果等同于先发送沿长路径到达的信号，后发送沿短路径到达的信号，信号将会同时到达信源处PS ，在目标处实现叠加。

被动时反：

TRM 分为主动和被动 TRM 技术。主动 TRM 技术将声源信号取反后向外发射，使其在原声信号辐射位置处形成能量聚焦，采用的阵列是具有收发合置功能的换能器阵列；被动时反技术的示意图如图 3.2 所示，阵列接收数据经采样后，不再如主动 TRM过程中将信号时反重发到真实海洋中，而是在计算机中模拟“取反后向外发射”这个过程，计算经建模信道后输出的能量值，通过扫描得到能量峰值点的位置，即声源位置。主动 TRM 过程的优点是无须信道先验知识，但应用不方便，被动时反过程的虚拟信道依靠计算机信道建模实现，便于应用。

被动时反技术的原理介绍：

 

第二篇：第一组讨论报告

第一组讨论报告

汇报人：山东省水利厅副厅长 李新华

各位领导，各位代表：

来自北京、上海、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、大连、青岛等省市和部农水司、政法司及武汉大学的代表参加了本组的讨论，大家就翟部长的报告和《灌区管理办法（讨论稿）》进行了认真讨论和踊跃发言，气氛热烈。

关于翟部长工作报告：

大家一致认为，翟部长的报告具有以下特点。

一是实事求是地总结了五年来灌区“两改一提高”工作所取得的成绩和四条经验，这完全符合全国的形势；

二是以“三个代表”重要思想的理念，坚持与时俱进、开拓创新的精神，阐述了加强大型灌区节水工作，并推进农村全面建设小康社会，实现水资源可持续利用，保障国家粮食安全，提高农业整体竞争力，恢复和建设良好生态的需要，有理有据，使大家统一了思想，认清了灌区节水工作的紧迫性和重要性。

三是今后的工作思路清晰，指导思想明确，目标任务具体，重点突出：一是以提高用水效率为中心，加快灌区改造，特别强调了讲求科学、提高节水改造的科技含量，要在五个方面下功夫，节水改造要做好八个有机结合；二是以提高管理效率为中心，深化灌区改革，阐述了改革的六个目标，处理好五个关系，要求具体，可操作性很强。

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翟部长的讲话是五年来大型灌区工作的总结报告，是一次学习贯彻“三个代表”重要思想的报告，也是对今后开创灌区节水工作新局面的动员报告，与会代表表示，回去后结合各自单位、部门的实际认真抓好贯彻落实。

关于对灌区工作的建议：

我国是农业大国，作为直接为“三农”服务的基础设施和重要的水资源配臵工程，灌区节水改造不仅是对骨干工程的续建配套、除险加固和节水改造，还包括田间工程的配套和改造。

一是要继续加大投入，按翟部长讲的总体布局和目标任务认真落实，这五年中央投资62亿元，今后五年需150～200亿元，工作量不小；

二是项目的安排要适当扩大、不光是大型灌区、还要适当考虑中型灌区；不光是骨干工程，也要考虑其他配套工程，使灌区改造的步伐进一步加快，发挥更大的效益。

三是加快信息化建设，从灌区改造中经费中单独安排一块。这次会议时机很好，新政府换届，都在关心三农问题和粮食安全，灌区作为农业的基础设施必须加强，所以总结好五年的灌区工作至关重要。

这次会议开得很好，好在有一个好的报告，陕西提供了一个好现场，会议交流了一批好经验，三好并一好，今后必将形成灌区改革发展的好局面。

四是建议开展灌区工程后评价工作。

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关于《灌区管理办法》：

灌区管理办法共八章50条，一是规章，靠近法律的语言，资产管理，灌区管理，如何建立责、权、利要明确。

二是用水价格一直比较低，所收水费为成本价的40～50％，水管单位一直在亏本运行，现行的财政体制是分灶吃饭，财政都是吃财政饭，有的工资还发不上，亏损部分地方财政补偿几乎是不可能的，另外，水利部门文件对财政部门也没有约束力，所以第39条比较难执行。

三是关于计量收费。现在灌区改造大多是安排灌区骨干工程，干渠衬砌也只搞了一部分，支渠以下的渠道基本都是土渠，建筑物也多老化失修，所以计量到乡镇、到村、到户还需要大量的投入，还需要一段比较长的时间才能实现。

目前，灌区供水计量收费大部分到县，或者到乡镇，然后由县分配到乡镇、到村、到户，由于我们干部作用不深入，往往平均分到每个农户，这就可能造成有的农户交了水费没有用上水，因为目前还达不到计量到户的要求，所以对于不按时缴纳水费的农户，无法限制供水，直至停止供水，所以第四十三条短时间内执行有难度。

四是加快水利工程管理体制改革实施意见的方案出台，定编、定岗、定额。

五是语言还应严密一些，总则上建议加上信息化管理，个别地方表述还要推敲，有的地方要增删一些内容：第十一条干渠以下工程加上小型工程产权制度改革。建议：加快信息化建设，从工程费 3

中安排一块资金，自筹比例变一下，否则资金不到位就成为半拉子工程。

灌区改造项目全国402处，需1800亿元，五年开了247处，安排120亿元，今后的力度必须加大，做好国家发改委工作和前期工作。

六是灌区管理办法涉及计划、财政、物价、税务，最好由国务院发布，这样各地政府、各政府部门才能贯彻执行，有利于水管单位操作。

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