关于有源声呐检测最佳波形

本文研究仅能量受限下有源声呐检测最佳波形。证明当混响、介质传播和目标散射过程的散射函数为对称函数时,相关接收机的最佳参考波形和最佳检测波形相同,最佳检测波形为一非线性齐次积分方程的解。如果进一步假定散射函数与时延无关,文中证明了最佳检测彼形仅取决于它的幅频特性而其相频特性的选择可自由。本文所得的结论把匹配滤波器的理论推广到存在混响和回波畸变的信道。     

声学消息

新书《主动声呐检测信息原理》即将出版 本书由朱野编著,海洋出版社出版,主要内容是从信息论和通信观点出发,全面、系统地讨论了水下有源声检测的全过程,着重讨论主动声呐三要素——声呐波形、声呐信道和声呐接收机以及它们之间的互相适配问题。 全书共11章,第一章是绪言,讨论水下有源声检测的特点及其与信息论的关系,引出全书的内容安排。第二章是波形分析基础,讨论一般确定性波形的信息特征(复数形式,窄带和宽带模糊度函数,波形分辨、模糊和测不准关系)。第三章讨论匹配滤波和脉冲压缩原理和作用及其各种实现技术(DELTIC,FFT,SAW,CCD,ChirpZT等)。第四章讨论几种常用波形     

主动声呐信息过程的实验研究——声呐信号综合分析仪在信道研究和声呐设计中的应用

本文介绍声呐信号综合分析仪(简称SZY)在主动声呐信道特性的实时测量和声呐设计中的应用原理和方法,并给出部分实验结果.内容包括:1.声呐信号分析:相关、模糊度和谱以及随机数据的统计测量;2.主动声呐信道(水声传输信道、目标散射和混响)特性的测量:时变谱和时变相关、时空相干性和散射函数;3.声呐检测和最佳设计:定位、跟踪、波形设计和信道匹配.     

《水中目标声散射》

正科学出版社出版,2018年1月,北京,333页,定价:129元水中声学目标的回声或散射是有源声呐的信息源。由声呐方程知,在声呐工作的三大要素:目标特性、传输信道和接收、处理设备中,目标信息是声呐工作的基础。其中水下目标声散射的研究是最为实际应用所关注的,水声学著作,如R.J.尤立克《水声原理》、朱埜《主动声呐检测信息原理》等都设专门章节对水下目标声散射特性进行讨论。汤渭霖等《水中目标声散射》则为该领域第一部专门论著。     

双扩展信道中的时延-多普勒匹配滤波

本文研究了时延和多普勒在信号和信道分析中的重要作用,论述了信号和信道的时延—多普勒性质,并进行了表征。信号的模糊度函数可用于指导发射波形设计,而广义平稳非相关散射条件下信道的散射函数则可用于指导信道估计。在此基础上,提出了发?收联合时延?多普勒匹配滤波框架,得出了发射?处理波形的互模糊度函数与信道散射函数在时延?多普勒平面内的重叠面积与系统性能成正比的结论。计算机仿真结果验证了本文方法的有效性。     

水下高速小目标探测中的信号波形设计研究

探讨水下高速小目标探测中的声呐信号波形设计问题,指山在混响信道和多途传播信道中适宜的信号形式是多频的时频跳变信号,并给出了抗混响的频率选择方法．要达到目标参数的精确估计,信号必须具有时频的高分辨性能．信号分析结果表明,频率序列满足Ｃｏｓｔａｓ阵列的时频跳变信号具有尖锐的模糊度指向性,可以用在探测水下高速小目标的有源声呐系统中     

《主动声呐检测信息原理》

<正>科学出版社,2014年第2版,北京,656页,定价:118元/册主动声呐是由系统本身辐射给定形式的声波,并检测水下被检目标回波的系统,是水声探测的一个重要类别。发展主动声呐对于海洋安全与环境监测有重要意义。除开换能器及其收放系统以外,声呐信号、声呐信道和声呐接收机的设计与相互匹配是主动声呐设计的关键,目前国内外关于这方面的专著很少,非常     

单基地多输入多输出声呐的方位分辨力

为了研究波形分集和发射子阵对多输入多输出(multiple-input multiple-output:MIMO)声呐方位分辨力的影响,建立了同时适用于MIMO声呐和传统有源声呐的远场和近场波束图推导模型,证明了这两种声呐具有相同的方位分辨力。首先,将MIMO声呐发射阵划分为子阵无重合与子阵有重合两种情况,并对传统有源声呐的发射阵也进行相同的划分。据此,推导出两者的远场和近场阵列流型向量均可表示为发射与接收阵列流型向量的直积。接着,利用阵列流型向量的一致性证明了波束图(远场和近场)的一致性。进一步地,证明了发射子阵有重合的情况等效于对发射阵列进行幅度加权(发射阵列中间部分的阵元权值大于两端部分的阵元权值),其可获得更低的波束图旁瓣级但不能提高方位分辨力。理论分析与仿真结果表明:MIMO声呐的有效孔径等于发射与接收联合孔径,其方位分辨力由发射与接收阵列结构所决定,波形分集和发射子阵并未带来更高的方位分辨力。      

正交多相码连续波主动声呐回波检测算法设计

与常规脉冲式主动声呐相比,连续波主动声呐能够提高目标回波的时间处理增益和目标信息更新速率。该文提出一种由正交多相码合成的连续发射波形,分析了发射信号和目标回波模型,设计了多通道匹配滤波器组完成回波检测。为了进一步提高接收机检测性能,提出了多通道非相干积累的处理方法。通过数值仿真,分析提出的连续波形的多普勒分辨性能和目标信息更新率。通过蒙特卡罗法获取接收机工作特性曲线,比较了脉冲式主动声呐和连续波主动声呐在均匀混响背景下对单目标检测性能的差异。仿真结果表明,该文设计的连续波波形具有较好的多普勒分辨性能,在均匀混响背景下,回波检测算法能够明显提高单个目标的探测能力。     

多维波形编码合成孔径声呐技术研究

为了提高测绘效率,提出了两种基于多维波形编码技术的高分辨率宽测绘带合成孔径成像声呐体制,包括使用多发射阵的频分多输入多输出成像方式和方位向波形编码序列的成像方式,并论述了相应的成像处理流程。最后根据高速平台下的成像需求,设计了一种频分双发多收的合成孔径声呐系统,它可以将原有的单发多收系统的测绘效率提高一倍。考虑到水声信号的随机起伏性,利用已有的单发多收系统的实测数据,对多维波形编码技术在水声领域的可行性进行了实际验证。成像结果表明,经水底散射后的相邻频带的回波信号的空间相关性可以满足双发多收体制的合成孔径声呐的成像要求。      

用于浅海有源声呐目标深度估计的匹配相位处理EI北大核心CSCD

针对浅海波导中有源声呐目标深度估计问题,提出了通过单个声源发射低频宽带信号,垂直双接收水听器接收目标回波,利用宽带目标回波比值的相位特征进行匹配相位处理的方法,不仅消除了目标散射特性对有源声呐目标深度估计的影响,而且仅需计算单程的信道传递函数,运算量小,有利于实时处理的实现需求。首先通过理论推导,定义了一个隐含目标深度、且与目标散射特性无关的声场特征——单程传播向量宽带干涉结构,在Pekeris波导条件下仿真分析了简正波阶数与单程传播向量宽带干涉结构的幅度和相位的关系,发现选取较多的简正波阶数贡献的单程传播向量宽带干涉结构进行匹配相位处理可以提高目标深度估计的性能。进一步仿真分析表明,在发射信号选取一定的时间长度和带宽的条件下,利用全部阶简正波且信噪比大于-10 dB时,方法的深度估计误差在5 m之内。最后分析了信号时间长度和处理带宽对有源声呐目标深度估计性能的影响,以及海底声速、海深和声速剖面失配时方法的鲁棒性。     

主动声呐恒包络波形设计及其性能分析

为主动声呐设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声呐的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声呐间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率,可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声呐对运动目标的探测需求。     

激光致声声呐换能器的设计

提出一种声呐发射换能器的设计思路.设计激光声产生系统,获取并测量激光声信号,求出激光声信号的功率谱、模糊函数、水中的距离分辨力、多普勒分辨常数.基于激光声的产生、传播、时域波形和频率特性提出声呐发射换能器的概念性设计思路.从理论上初步证明了该换能器具有良好的距离分辨力和指向性,可作为高分辨力声呐的声源.     

在随机时空变信道中检测信号和估计参量

水声信道的随机时变特性使得匹配滤波器的检测性能下降,参量估计误差增大。本文估计了这一影响,并给出了在这种情况下最佳时空处理器的结构和性能。讨论了实际实现的可能途径。本文修正了一些文章中关于部份相干信道的散射函数表达式的一些模糊概念。     

利用目标信道特性约束的信道匹配检测算法

浅海有源声呐的探测性能主要受到多途扩展以及混响干扰的影响。为了提高声呐系统的检测性能,根据双扩展信道匹配原理,结合混响信道与声呐目标信道特点,提出了一种基于回波特性约束的信道匹配检测算法。该算法通过最小二乘匹配追踪算法估计信道稀疏响应,并根据混响和目标信道的扩展差异,通过约束目标信道扩展对稀疏信道响应去冗余,得到更精确的目标回波信道响应。利用该信道响应进行信道匹配检测,可以进一步提高信混比处理增益。数值仿真结果表明所提算法可以有效汇集多途信号能量并抑制混响干扰,提高声呐系统的检测性能;海试数据处理结果显示,在试验信道条件下,所提算法处理结果的峰值信混比,与匹配滤波相比提升约7~12 dB,与传统自适应相关器相比提升约6~7 dB。      

线谱声源随机运动和随机海洋信道引起的非相干散射

本文采用广义相干函数和广义散射函数的概念探讨线谱声源随机运动和随机海洋声信道引起的非相干散射，指出接收点的散射函数是线谱辐射过程时空过滤函数和随机海洋声信道散射函数的卷积。文中分别给出了声源随机运动和海洋信道随机时延引起的空间频率谱扩展。     

无源标签反向散射调制性能的分析和测试

分析了无源超高频射频识别系统阅读器接收机获得最大有效吸收功率的标签侧条件,讨论阻抗失配对标签反向散射链路调制系数的影响,导出阅读器接收机归一化有效吸收功率、解调输出信号的信噪比下边界和接收端误码率三者的反向散射调制系数表达式.在开阔的室内环境下,完成了不同参数条件下的反向散射调制系数测试.测试研究表明,反向散射调制系数位于区间 时,标签可以被正确识别. 关键词： 射频识别 无源标签 反向散射调制 调制系数     

1989年作者索引

Hu 胡正元,史秀风,王曦:在高压氧下豚鼠听觉诱发电位的变化……………··…………·(1 7)Maa 马大猷:混响室中单极子的声功率发射……………………………………………………(1)T.F.w.Embleton:西方世界过去2000年间的噪声控制发展史…………………………………(1 0)Bao 鲍筱玲,曹卉:斜入射声场中无限弹性圆柱的共振,表面波及声散射…………………(301)cai 蔡汉添:关于有源声呐检测最佳波形……………一………………………………………(45)cao 曹卉:(见鲍筱玲,曹卉)……………………………………………………··…………·(;21)Chef- 陈…     

波导环境多目标时延-多普勒解卷成像

有源声呐感兴趣的参量是目标距离和径向速度,它们无法直接观测得到,需要通过估计而获得。利用波导多路径环境多目标时延-多普勒模型,可以导出采样互模糊度函数均值是发射信号自模糊度函数与广义目标反射性密度函数的两维卷积,其中广义目标反射性密度函数为信道扩展函数与目标反射性密度函数的两维卷积。依据信息理论最小Csiszar鉴别准则,可导出R-L (Richardson-Lucy)迭代解卷算法,对采样互模糊度函数均值进行两维迭代解卷积,消除发射信号和信道引入的模糊,序贯地实现时延-多普勒两维像的估计,进而获得多目标的时延和多普勒参量估计。仿真结果和海上实验数据分析验证了R-L解卷算法的可行性和有效性,较之常规的匹配滤波和维纳滤波算法,R-L算法有效地提高了时延和多普勒估计的分辨力和精度。      

受激布里渊散射光限幅输出波形控制研究

数值模拟了种子场诱导受激布里渊散射光限幅过程的限幅输出波形特性.得到利用种子场控制限幅脉冲波形的规律：选取种子场脉冲宽度为抽运脉冲宽度的五倍，抽运脉冲相对于种子脉冲的延迟时间控制在与抽运脉冲宽度相当时，限幅输出波形最佳.限幅输出波形同时受抽运光功率影响，随抽运能量的增加，限幅脉冲功率不断下降，直至趋于0. 关键词： 受激布里渊散射 限幅输出波形 注入种子