基于MATLAB的换能器阵列波束形成仿真分析与多波束测量技术平台

资 源 简 介

本项目使用MATLAB开发换能器阵列波束形成仿真系统，支持线性阵、平面阵、圆弧阵等多种阵列配置，可分析波束指向性并对比时域/频域波束形成算法。通过二维DFT实现高效多波束测量仿真。

详 情 说 明

换能器阵列波束形成特性分析与多波束测量技术仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的换能器阵列波束形成仿真分析系统。系统能够模拟不同阵元排列组合（包括线性阵、平面阵、圆弧阵等）对波束指向性的影响，实现时域和频域波束形成算法的对比分析。通过二维DFT方法进行频域波束形成计算，可视化展示波束图案和方向特性。同时集成现役波束测深系统的典型配置参数库，支持对不同系统采用的波束形成技术进行性能仿真和对比验证。

功能特性

• 多阵列几何建模：支持线性阵、平面阵、圆弧阵等多种阵元排列方式
• 双域波束形成分析：实现时域和频域波束形成算法对比分析
• 二维频域处理：采用二维快速傅里叶变换（2D-DFT）进行频域波束形成计算
• 波束方向图可视化：提供二维/三维波束辐射模式直观展示
• 性能指标量化：自动计算主瓣宽度、旁瓣电平、指向精度等关键参数
• 系统配置库：集成EM系列、SeaBat系列等现役测深系统典型参数配置
• 对比分析功能：支持不同阵列配置的波束特性对比与性能验证

使用方法

1. 参数设置：在配置界面输入阵元参数、信号参数和波束形成配置

- 阵元参数：数量、间距、排列方式（直角坐标/极坐标） - 信号参数：工作频率、采样率、信号时长 - 波束形成配置：加权窗函数类型、扫描角度范围、波束数量 - 系统参数：选择预设的测深系统配置或自定义参数

1. 仿真执行：启动仿真过程，系统将自动进行波束形成计算

1. 结果分析：查看生成的波束方向图、性能指标表格和对比分析报告

1. 结果导出：支持将仿真结果以图表形式导出保存

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, macOS 10.14+, Linux Ubuntu 16.04+
• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必要工具箱：

- Signal Processing Toolbox - Image Processing Toolbox - Statistics and Machine Learning Toolbox

• 硬件配置：

- 内存：至少8GB（推荐16GB以上） - 存储空间：至少2GB可用空间 - 显卡：支持OpenGL 3.3及以上

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能，包括阵列几何模型构建、波束形成算法实现、参数配置管理、可视化展示以及性能分析模块。通过该文件可以完成从参数输入到结果输出的完整仿真流程，实现不同阵列配置下的波束特性模拟与对比分析，同时提供与现役测深系统波束形成技术的性能验证能力。