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目标高速运动对矢量信号处理的影响及匹配技术研究

作　者: 范展
导　师: 梁国龙
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 矢量信号处理内插拟合法时间反演法瞬时相关积分法互谱WVD算法
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 158次
引　用: 5次
阅　读: 论文下载

内容摘要

矢量水听器可以同步、共点测量声场的声压和质点振速信息,这不仅有助于改善水声系统的性能,而且也拓宽了后置信号处理空间,同时它又具有良好的低频指向性、较强的抑制各向同性噪声能力等诸多优点,为解决水声问题提供了新的思路和方法。随着矢量水听器技术的日益成熟以及在军事需求牵引下,矢量水听器技术已被广泛地应用于水声各领域,目前成为水声界最为活跃的研究方向之一。本文以矢量水听器在水下作战平台上的应用为研究背景,着力解决水下高速运动目标的识别与被动跟踪问题。论文首先建立了水下目标运动的数学物理模型,并对模型进行了推导和验证,在此基础上提出了两种产生多普勒信号的算法——内插拟合法与时间反演法。然后结合所推导的模型定量定性地分析了目标高速运动对矢量信号处理的影响。针对目标高速运动带来的影响,建立了一种与之相匹配的算法——瞬时相关积分法。结合矢量水听器的测量模型,系统地介绍了瞬时相关积分法的原理和应用,并对算法性能做了大量的理论分析和仿真验证。研究表明,瞬时相关积分法既能够消除多普勒效应带来的影响,又能够抑制交叉项干扰,还可以提高信噪比,在目标特征信号的检测和目标识别等方面取得了较好的效果。将瞬时相关积分法与互谱法有机结合,构建了一种用于目标方位估计的算法——基于相关积分的互谱WVD算法。针对不同运动速度、不同距离和不同信噪比条件下的实例进行仿真研究,并将该算法与互谱声强法以及克拉美罗界进行比较。结果表明,当目标处于远距离且低速运动时,两种算法的方位估计性能基本一致;而当目标处于近距离且高速运动时,基于相关积分的互谱WVD算法的方位估计性能大大优于互谱声强法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 矢量水听器  10-15
    1.2.1 矢量水听器概况  10-12
    1.2.2 矢量水听器目标测向原理  12-15
      1.2.2.1 矢量水听器测量模型  12-13
      1.2.2.2 质点振速法测向原理  13
      1.2.2.3 平均声强法测向原理  13-14
      1.2.2.4 互谱声强法测向原理  14-15
  1.3 Wigner-Ville分布(WVD)  15-16
  1.4 论文研究内容  16-18
第2章目标高速运动对矢量信号处理的影响  18-32
  2.1 目标运动的数学物理模型  18-28
    2.1.1 系统建模  18-19
    2.1.2 内插拟合法  19-21
    2.1.3 时间反演法  21-23
      2.1.3.1 反函数求解  21-23
      2.1.3.2 接收信号的数学描述  23
    2.1.4 模型验证  23-28
      2.1.4.1 实例1  24-25
      2.1.4.2 实例2  25-26
      2.1.4.3 实例3  26-28
  2.2 目标高速运动对矢量信号处理的影响  28-31
    2.2.1 理论分析  28-29
    2.2.2 仿真分析  29-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章瞬时相关积分法及其在线谱检测中的应用  32-44
  3.1 瞬时相关积分法原理  32-33
  3.2 基于瞬时相关积分法的矢量信号处理  33-43
    3.2.1 矢量水听器测量模型  33-34
    3.2.2 瞬时相关积分对线谱分量的影响  34-39
      3.2.2.1 瞬时相关积分对单分量线谱的影响  34-35
      3.2.2.2 瞬时相关积分对多分量线谱的影响  35-36
      3.2.2.3 仿真分析  36-39
    3.2.3 瞬时相关积分对噪声分量的影响  39-40
    3.2.4 瞬时相关积分法的处理增益  40-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章基于相关积分的互谱WVD算法设计  44-56
  4.1 基于相关积分的互谱WVD算法设计  44-55
    4.1.1 算法设计  44-46
    4.1.2 线谱方位估计仿真验证  46-54
      4.1.2.1 实验1  47
      4.1.2.2 实验2  47-49
      4.1.2.3 实验3  49-51
      4.1.2.4 实验4  51-52
      4.1.2.5 实验5  52-54
    4.1.3 连续谱方位估计仿真验证  54-55
  4.2 本章小结  55-56
第5章试验分析  56-59
  5.1 基于瞬时相关积分法的线谱检测验证  56-57
  5.2 基于相关积分的互谱WVD算法方位估计验证  57-58
  5.3 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  64-65
致谢  65

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