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共址MIMO探测方法及实验研究

作　者: 郭小虎
导　师: 潘翔
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 声呐 小目标探测 MIMO处理 正交波形 混响 实验研究
分类号: TB566
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 21次
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内容摘要


在浅海或者近岸海域进行小目标探测对水声信号处理是一项挑战。近年来,兴起的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)探测方法为小目标探测提供了新的研究思路。本文基于共址MIMO处理框架对小目标进行探测研究。在水声信道表征的基础上,研究了共址MIMO信号处理框架,设计了五种正交波形；在高斯噪声背景条件下,推导了MIMO检测器和估计器,并进行性能分析；在分析混响统计特性之后,提出了基于K分布的MIMO广义似然比检测器。最后在实验室波导水池和千岛湖开展了MIMO小目标探测实验研究,实验结果表明MIMO探测相对于常规相控阵方法,能够有效地提高小目标的探测能力。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 研究内容和创新点  12-15
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 主要创新点  13-15
第2章 声场表征与处理  15-23
  2.1 水声信道建模  15-18
    2.1.1 平面波模型  15
    2.1.2 简正波模型  15-17
    2.1.3 MIMO探测声场表征  17-18
  2.2 波束形成  18-21
    2.2.1 窄带波束形成  19-21
    2.2.2 宽带波束形成  21
  2.3 本章小结  21-23
第3章 共址MIMO探测  23-49
  3.1 MIMO处理信号模型  23-24
  3.2 MIMO处理性能分析  24-30
    3.2.1 MIMO波束模式  24-27
    3.2.2 虚拟元与波形分集  27-28
    3.2.3 目标辨识能力  28-30
  3.3 MIMO正交波形设计  30-39
    3.3.1 正交PCW信号设计  30-31
    3.3.2 正交LFM信号设计  31-32
    3.3.3 正交跳频信号设计  32-34
    3.3.4 正交Gold序列编码信号设计  34-35
    3.3.5 正交空时编码波形设计  35-39
  3.4 相控MIMO探测  39-48
    3.4.1 相控MIMO信号模型  39-40
    3.4.2 相控MIMO波束模式图  40-44
    3.4.3 输出SINR分析和比较  44-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章 噪声背景下的MIMO目标探测  49-61
  4.1 MIMO探测的目标方位谱估计  49-52
    4.1.1 目标方位谱的最小二乘估计(Least Squares)  49-50
    4.1.2 目标方位谱的Capon估计  50
    4.1.3 目标方位谱的APES估计  50-51
    4.1.4 目标方位谱的RCB估计方法  51-52
  4.2 目标方位谱估计数值仿真  52-55
    4.2.1 无干扰情况下的空间谱估计  52-53
    4.2.2 有干扰情况下的空间谱估计  53-54
    4.2.3 阵驾驶向量失配情况下的空间谱估计  54-55
  4.3 高斯背景下的MIMO检测器  55-59
  4.4 本章小结  59-61
第5章 混响背景下的MIMO目标探测  61-75
  5.1 混响建模与表征  61-68
    5.1.1 K分布混响建模  62-64
    5.1.2 K分布随机序列产生  64-66
    5.1.3 K分布形状参数估计  66-68
  5.2 混响背景下的MIMO广义似然比检测  68-73
  5.3 本章小结  73-75
第6章 MIMO目标探测实验研究  75-91
  6.1 实验室波导MIMO探测实验研究  75-82
    6.1.1 实验室波导及实验系统构成  75-77
    6.1.2 波导水池共址MIMO探测实验  77-82
  6.2 千岛湖MIMO探测实验研究  82-89
    6.2.1 湖上实验系统设置  83
    6.2.2 湖上共址MIMO探测实验  83-89
  6.3 本章小结  89-91
第7章 总结与展望  91-93
  7.1 研究总结  91
  7.2 研究方向展望  91-93
参考文献  93-99
作者简介  99

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 水声工程 > 水声探测
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