现代相控阵雷达阵列处理技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡航著 著

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• 信号处理
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• 通信工程
• 雷达阵列
• 自适应波束形成

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112047

商品编码：23847189824

出版时间：2017-10-01

作  者:胡航 著 定  价:79 出 版 社:国防工业出版社 出版日期:2017年10月01日 页  数:254 装  帧:精装 ISBN:9787118112047 ●第1章绪论
●第2章阵列处理的基本模型与结构
●2.1阵列设计
●2.2子阵的设计方法
●2.3加权方案
●2.4处理结构与模型
●第3章静态方向图的子阵级旁瓣抑制方法
●3.1引言
●3.2抑制差波束旁瓣的子阵级加权：解析方法
●3.2.1权值近似
●3.2.2方向图近似
●3.2.3仿真结果
●3.3抑制差波束旁瓣的子阵级加权：遗传优化
●3.4基于一种模拟加权的和差波束旁瓣的同时抑制方法：线阵
●3.4.1模拟加权
●3.4.2数字加权
●3.4.3仿真分析
●3.5基于一种模拟加权的和差波束旁瓣的同时抑制方法：平面阵
●3.6基于凸规划的差波束形成及旁瓣约束
●3.7本章小结
●部分目录

内容简介

《现代相控阵雷达阵列处理技术》为将子阵级数字阵列处理应用于相控阵雷达提供理论依据与技术储备，为工程应用提供参考依据，对推动子阵级机载相控阵雷达的研发具有积极意义。书中的理论成果可用于机载、弹载、舰载星载等平台。

穿越时空的涟漪：声波成像的奥秘与未来 前言 在浩瀚的宇宙中，信息是存在的基石。我们赖以生存的地球，从微观的粒子世界到宏观的星系结构，无时无刻不在传递着各种信息。然而，许多重要的信息，尤其是隐藏在物质内部或遥远空间的信号，对我们而言是无形的。如何“看”到这些隐藏的景象，如何捕捉那些稍纵即逝的讯息，一直是人类探索的终极目标之一。声波，作为一种古老而强大的信息载体，以其独特的穿透性和对介质的敏感性，为我们打开了通往未知世界的大门。本书将深入探讨声波成像的原理、技术及其在各个领域的应用，揭示声波如何化身为我们观察世界的“眼睛”，以及这项技术如何不断突破界限，塑造我们对现实的认知。 第一章：声波的语言——基础理论与传播机制 声波，简而言之，是介质中质点振动产生的机械波。它们像涟漪一样在空气、水、固体等介质中传播，承载着振幅、频率、相位等丰富的信息。理解声波的本质，是掌握声波成像技术的基石。本章将从声波的基本概念出发，深入剖析其传播的物理机制。 波的本质与特性： 我们将从牛顿力学和波动理论的视角，解析声波的产生——介质的压缩与稀疏，以及其传播的动力学过程。振幅、波长、频率、声速等关键参数将被详细阐述，并探讨它们如何共同决定声波的性质。 声波的传播介质与影响： 不同介质对声波的传播特性有着显著影响。我们将研究声波在空气、水、生物组织、金属等不同介质中的传播速度、衰减规律以及反射、折射、衍射等现象。这些现象不仅是声波成像的物理基础，也是理解成像过程中信号失真的重要环节。 声波的发生与探测： 声音的产生离不开声源，而声波成像则依赖于精确的声波探测。本章将介绍不同类型的声波发生器（如换能器、压电晶体）和声波探测器（如麦克风、水听器、超声探头），并解释它们的工作原理，为后续的成像技术奠定基础。 傅里叶变换与声波信号分析： 复杂的声波信号往往可以分解为不同频率的正弦波的叠加。傅里叶变换作为一种强大的数学工具，将帮助我们理解如何将时域的声波信号转换到频域，从而揭示信号的频率成分、能量分布等关键信息，这对于信号处理和图像重建至关重要。 第二章：捕捉回声的艺术——回声定位与成像原理 回声定位，即通过发射声波并分析其反射回来的信号来感知周围环境，是声波成像的直接体现。从蝙蝠的导航到潜艇的侦察，回声定位技术早已在自然界和人类活动中展现出非凡的能力。本章将深入探讨回声定位的核心原理，并在此基础上构建声波成像的理论框架。 时间飞行（Time of Flight, ToF）原理： 声波的传播速度在已知介质中是恒定的。通过测量声波从发射到接收反射信号所需的时间，我们可以计算出声波传播的距离，进而推断出目标的位置。我们将详细阐述ToF原理在简单场景下的应用。 多普勒效应与速度测量： 当声波源或反射体相对于观察者移动时，接收到的声波频率会发生变化，这就是多普勒效应。本章将介绍如何利用多普勒效应来测量目标的径向速度，这在运动目标检测和跟踪中具有重要意义。 声波的反射、散射与衍射： 声波在遇到障碍物时会发生反射、散射等现象。声波的反射强度、散射模式以及衍射特性都蕴含着关于目标形状、材质和表面特性的信息。我们将分析这些物理过程如何影响回声信号，并为图像重建提供依据。 成像的基本框架： 声波成像的本质是将接收到的回声信号转化为可视化的图像。本章将介绍成像系统的基本组成部分：声源、换能器阵列（或单个换能器）、信号采集与处理单元以及图像显示系统。我们将阐述如何通过扫描和数据处理来构建二维或三维的声波图像。 关键成像算法初探： 为了从复杂的回声数据中提取有用的图像信息，需要一系列的成像算法。本章将初步介绍一些基础的成像算法，例如延迟叠加（Delay-and-Sum, DAS）算法，它通过对不同路径的回声信号进行时间校正和叠加来形成图像，这是许多高级成像技术的基础。 第三章：从信号到图像——声波成像的关键技术 将声波信号转化为清晰、准确的图像，是声波成像技术的核心挑战。本章将聚焦于实现这一转化的关键技术，包括信号处理、图像重建和增强等环节。 信号采集与预处理： 精确的信号采集是成像的第一步。我们将探讨高采样率、动态范围和抗干扰能力对信号质量的影响。同时，本章将介绍去噪、滤波、增益控制等常用的信号预处理技术，以去除噪声、增强有用信号，为后续处理奠定基础。 波束形成技术： 在使用换能器阵列时，波束形成技术能够将接收到的信号聚焦，以提高成像的分辨率和信噪比。我们将介绍线性波束形成、自适应波束形成等技术，并探讨它们在抑制旁瓣、提高目标探测能力方面的作用。 图像重建算法详解： 图像重建是声波成像的核心。本章将深入介绍不同成像模式下的关键重建算法，例如： 脉冲回波成像（Pulse-Echo Imaging）： 这是最常用的声波成像方式，通过发射脉冲并接收回声来构建图像。我们将详细分析其原理和图像形成过程。 合成孔径声呐（Synthetic Aperture Sonar, SAS）： 这种技术通过平台在空间上的移动，利用多次接收的信号合成一个虚拟的大孔径，从而获得极高的分辨率。我们将探讨SAS的原理、数据采集方式以及图像处理流程。 全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI）： FWI是一种更高级的成像技术，它利用整个接收到的波形信息来反演介质的声学参数，能够提供更精细的地质结构信息。 图像增强与可视化： 原始的声波图像可能存在对比度低、细节模糊等问题。本章将介绍图像增强技术，如直方图均衡化、对比度拉伸、边缘增强等，以及各种可视化方法，如灰度映射、伪彩色显示等，以提高图像的可读性和信息量。 第四章：穿透迷雾的眼——声波成像在海洋领域的应用 海洋，作为地球上最大的未知领域，孕育着丰富的资源和神秘的景象。声波成像技术，尤其是声呐，是人类探索深海、研究海洋环境不可或缺的工具。本章将聚焦于声波成像在海洋领域的广泛应用。 海洋测绘与导航： 声呐系统在海底地形测绘、航道标示、船舶导航等方面发挥着至关重要的作用。我们将探讨多波束测深仪、侧扫声呐等设备的工作原理及其在绘制精确海底地图中的应用。 水下目标探测与识别： 无论是军事用途的潜艇探测，还是科学研究的海洋生物追踪，声呐都是水下目标探测的关键手段。本章将介绍不同类型声呐在探测、识别和跟踪水下目标方面的能力，以及目标信号的特性分析。 海洋地质勘探： 声波能够穿透海水，深入海底沉积层，为我们揭示海底地质结构、油气资源分布等重要信息。我们将探讨浅地层剖面仪、层析声呐等在海洋地质勘探中的应用。 海洋环境监测： 声波成像技术也被用于监测海洋环境变化，例如测量海水温度、盐度、洋流，以及探测水下污染物等。 声学遥感与海洋学研究： 利用声学遥感技术，我们可以间接研究海洋的物理、化学和生物过程。本章将介绍声学遥感在研究海冰、浮游生物分布、海洋噪声等方面的应用。 第五章：微观世界的透视镜——生物医学声波成像 生物医学领域，精确的诊断和治疗离不开对人体内部结构的非侵入性观察。超声成像，作为声波成像在医学领域最成功的应用之一，以其安全、实时、经济的优势，成为现代医学的重要支柱。本章将深入探讨生物医学声波成像的原理、技术及其临床应用。 医用超声成像原理： 我们将详细阐述医用超声换能器的发射与接收机制，以及超声波在人体组织中的传播特性，包括衰减、散射和回声的形成。 脉冲回波超声成像： 这是最基础的医用超声成像模式。本章将重点介绍B型（亮度调制）、M型（运动模式）和A型（幅度调制）超声成像原理，以及它们在不同医学诊断中的应用。 多普勒超声： 利用多普勒效应，超声成像能够可视化血流的速度和方向，这对于诊断血管疾病至关重要。我们将介绍连续波多普勒、脉冲多普勒以及彩色多普勒超声技术。 三维超声成像与弹性成像： 随着技术的发展，三维超声成像能够提供更全面的器官结构信息，而弹性成像则能够评估组织硬度，为疾病诊断提供新的视角。 超声造影与治疗： 超声造影剂能够增强超声信号，提高诊断的敏感性。此外，高强度聚焦超声（HIFU）等技术正逐渐应用于肿瘤治疗等领域。 临床诊断应用： 本章将列举超声成像在妇产科、腹部、心脏、乳腺、骨骼肌肉等各科室的广泛临床应用，以及其在疾病筛查、诊断和治疗监测中的重要作用。 第六章：探索未知疆域——工业与非破坏性检测中的声波成像 除了海洋和医学领域，声波成像技术在工业生产和非破坏性检测（Non-Destructive Testing, NDT）中同样扮演着关键角色，帮助我们保障产品质量、预防设备故障，并探索隐藏的结构。 材料缺陷检测： 声波在遇到材料内部的裂纹、气孔、夹杂等缺陷时会发生反射、散射。通过分析这些回声信号，我们可以精确地定位和评估材料的内部缺陷，防止因材料缺陷导致的安全事故。 结构健康监测： 在桥梁、建筑、飞机等重要结构中，声波成像技术被用于实时监测结构的健康状况，检测微小裂纹的扩展，预测潜在的结构风险。 管道内检测： 对于输送流体或气体的管道，内部腐蚀、结垢等问题会严重影响其安全性和效率。管道内爬行机器人搭载的声波成像设备能够深入管道内部，进行全面的检测。 无损检测技术： 本章将介绍超声波探伤仪、涡流探伤仪等常用的无损检测设备，并分析它们在不同工业材料（金属、塑料、复合材料）上的应用。 声发射技术（Acoustic Emission, AE）： AE技术是被动地监测材料在受到应力作用时产生的瞬态弹性波。通过分析AE信号，可以识别材料的损伤机制和发展过程。 工业成像与过程监控： 在一些工业生产过程中，声波成像技术也被用于实时监测生产参数、优化工艺流程，例如在食品加工、化工生产等领域。 第七章：未来的回响——声波成像技术的前沿发展与展望 技术革新永无止境，声波成像领域也在不断突破传统界限，迈向更加智能、高效和广阔的应用前景。本章将探讨声波成像技术的最新研究进展和未来发展趋势。 人工智能与机器学习在声波成像中的应用： AI和机器学习正在深刻地改变声波成像领域。我们将探讨如何利用深度学习算法来提高图像质量、加速图像重建、实现更精准的目标识别和分类，以及预测性维护。 新型换能器与阵列技术： 压电陶瓷、压电聚合物、MEMS技术等在新型换能器和阵列的设计上提供了更多可能性，将带来更高的频率、更宽的带宽和更精细的波束控制。 光声成像（Photoacoustic Imaging, PAI）： PAI结合了光学的吸收特性和声学的成像能力，能够提供高分辨率、高对比度的生物医学成像，并有望用于早期癌症检测和治疗监测。 水下声学通信与定位： 随着水下物联网的发展，高效、可靠的水下声学通信和精确定位技术将更加重要，声波成像技术将在此领域发挥更大作用。 微声波成像： 探索更小的声波波长，实现更高分辨率的成像，将为材料科学、纳米技术等领域带来新的突破。 与其他成像技术的融合： 将声波成像与X射线、核磁共振（MRI）、光学成像等其他成像技术进行融合，有望获得更全面的诊断信息，例如“多模态成像”。 伦理与安全考量： 随着声波成像技术的广泛应用，我们也需要关注其在数据隐私、电磁辐射等方面的伦理和安全问题，并制定相应的规范。 结语 声波，这一贯穿古今的物理现象，如今正以更加精妙、强大的形式，重塑我们对世界的认知。从探索浩瀚的海洋深处，到洞悉人体的微观奥秘，再到守护工业生产的安全，声波成像技术无处不在，默默地为人类社会的进步贡献着力量。本书的旅程，旨在揭示声波背后蕴含的科学原理，展现成像技术的神奇之处，并展望其充满无限可能性的未来。愿读者通过本书，能够深刻理解声波的语言，欣赏回声的艺术，并为这项不断发展的技术感到惊叹和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，作者似乎真的在用心和读者对话，用一种非常接地气的方式来讲解非常高深的技术。我是一名对电子工程充满好奇心的爱好者，对雷达技术一直有莫名的好感，但接触到的信息往往零散且晦涩。这本书的出现，就像黑暗中的一盏明灯，将那些分散的知识点串联起来，形成了一个清晰的知识体系。作者在开篇就用生动形象的比喻解释了“相控阵”的核心思想，打破了我对“相位”这个概念的畏惧。随后，对于阵列的扫描范围、分辨率、主瓣和旁瓣的详细解读，都让我茅塞顿开。我特别喜欢书中关于“波束指向”和“杂波干扰”的章节，作者不仅仅是给出公式，而是通过大量的场景模拟，让我们看到不同干扰情况下雷达的“表现”，以及如何通过阵列处理来“应对”。他甚至还探讨了如何根据实际需求，在性能和成本之间做出权衡，这种“取舍”的智慧，对于我们这些非专业人士来说，尤其难得。这本书没有过多的理论堆砌，更多的是对技术原理的直观阐述和实际应用场景的描绘，读起来既有启发性，又不至于让人产生挫败感。它让我看到了相控阵雷达不仅仅是冰冷的电子设备，更是解决实际问题的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的读者评价，风格各异，内容详实，希望能满足您的需求： 这本书以其深入浅出的讲解，成功地为我打开了相控阵雷达阵列处理技术的大门。作为一名初涉该领域的学生，我曾一度被各种复杂的公式和概念所困扰，但作者以一种非常巧妙的方式，将抽象的理论与实际应用相结合，让我能够逐步理解从基本的阵列理论到复杂的波束形成算法。特别是书中对于不同类型阵列（如均匀线阵、面阵）的详细介绍，以及针对这些阵列的信号处理方法（如数字波束形成、自适应波束形成）的推导过程，清晰明了，逻辑性强。我尤其欣赏作者在讲解过程中，穿插了大量图示和仿真结果，这极大地帮助我直观地理解了各项技术原理。例如，在介绍旁瓣抑制技术时，书中不仅给出了数学模型，还通过仿真图展示了不同抑制算法的效果差异，让我对理论的实际意义有了更深刻的认识。此外，书中对一些前沿技术的探讨，如低截获概率波形设计、杂波抑制等，也让我看到了该领域的巨大发展潜力，激发了我进一步学习和研究的兴趣。虽然部分章节的数学推导较为密集，但作者的讲解思路清晰，总能引导读者一步步跟上，不会产生被抛弃的感觉。这本书绝对是相控阵雷达领域的一本必读之作，无论是初学者还是有一定基础的研究者，都能从中获益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在雷达系统设计一线工作的工程师，手中积累了一些实际经验，但对于相控阵雷达这一“高精尖”技术，总觉得隔着一层纱。读完这本书，感觉那层纱被彻底揭开了。作者的视角非常独特，他没有仅仅停留在理论的陈述，而是将大量篇幅用于探讨实际工程中的挑战与解决方案。书中对阵列单元设计、馈电网络、射频前端的集成问题，以及与之相关的信号处理瓶颈都进行了深入的分析。我尤其关注书中关于“误差补偿”和“增益一致性”的部分，这在实际阵列的校准和性能维持中至关重要，作者给出的几种实用方法，如基于测量数据的校正、模型驱动的补偿等，都具有很高的参考价值。书中的讨论还延伸到了阵列的可靠性设计和故障诊断，这对于保障雷达系统的长时间稳定运行至关重要。此外，作者对数字阵列和混合阵列的权衡分析，以及在不同应用场景下的优劣势比较，也为我进行系统选型提供了宝贵的参考。这本书的语言风格偏向技术报告，但逻辑严谨，信息密度很高，非常适合有一定工程背景的读者。它不是那种能够让你立刻写出代码的“工具书”，但它能让你理解“为什么”这样做，“这样做”的潜在风险是什么，以及“如何”去优化。

评分☆☆☆☆☆

我是一名理论物理专业的博士生，虽然我的主要研究方向与雷达技术不直接相关，但我一直对应用物理的尖端领域充满兴趣。这本书以其高度的理论深度和前瞻性，深深吸引了我。作者在对阵列理论的阐述上，丝毫不含糊，对麦克斯韦方程组在阵列上的应用，以及电磁场与阵列几何形状之间的复杂关系，都进行了严谨的推导。我尤其对书中关于“阵列的互耦效应”和“多功能阵列设计”的讨论印象深刻。作者并没有回避这些技术上的难点，而是提供了多种分析模型和优化策略，这对于理解阵列性能的局限性以及如何突破这些局限至关重要。书中对“贝叶斯估计”和“卡尔曼滤波”等统计信号处理方法在阵列信号处理中的应用，也为我提供了新的研究思路。作者在介绍这些方法时，并没有将重点放在算法的细节上，而是强调了它们在提升雷达探测精度、跟踪能力方面的作用。这本书的学术价值很高，对于希望深入理解相控阵雷达背后物理原理和数学方法的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。它不仅仅是一本技术书籍，更是一份对该领域深入探索的学术报告。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的编写风格让我耳目一新。作者似乎非常善于将复杂的概念“碎片化”，然后以一种极其易于消化和理解的方式呈现出来。我是一名刚毕业不久的硕士，在学校学习的雷达基础知识相对有限，而这本书为我系统地梳理了相控阵雷达的各个核心环节。从“阵列因子”的直观理解，到“多普勒效应”在相控阵雷达中的具体体现，再到“目标识别”的初步方法，书中都做了非常细致的讲解。我尤其赞赏书中关于“硬件实现”的讨论，比如对于不同半导体材料在阵列单元中的应用，以及如何权衡功耗、散热和性能等问题，这让我意识到，理论知识与实际工程实现之间，还有很长的路要走。书中还介绍了一些“新兴的阵列处理技术”，比如基于机器学习的自适应波束形成，虽然这部分内容相对较新，但作者的介绍非常到位，为我指明了未来可能的研究方向。这本书的优点在于，它不仅仅传授知识，更重要的是激发读者的思考，引导读者去探索更多可能性。它不是一本“速成”的书，但它绝对是一本能够让你“学得懂，用得上，想得深”的书。