目錄
下冊 主動聲吶信道特性和系統(tǒng)優(yōu)化原理
第七章 海洋中的聲傳輸信道 331
7.1 聲波傳播的基本模型 331
7.1.1 主動聲吶的波動方程 331
7.1.2 求解波動方程的幾種近似模型 333
7.2 聲傳播的波導(dǎo)效應(yīng) 336
7.3 聲傳播的多途效應(yīng) 339
7.3.1 深海近表面聲源-接收器情況 339
7.3.2 深海深水源-接收器情況 341
7.3.3 淺海多途 342
7.4 聲傳播的起伏效應(yīng) 343
7.4.1 起伏聲場的傳統(tǒng)描述法 344
7.4.2 海面波浪的影響 345
7.4.3 湍流和非均勻水團(tuán)的影響 346
7.4.4 內(nèi)波的影響 348
7.4.5 其他因素的影響 349
7.5 聲信道的線性源-場關(guān)系 350
7.5.1 源及其系統(tǒng)函數(shù) 350
7.5.2 源場關(guān)系 352
7.5.3 水下聲信號傳輸過程的系統(tǒng)函數(shù) 355
7.6 聲信道的隨機(jī)散射模型 357
7.6.1 海洋聲傳輸過程的散射濾波器模型 357
7.6.2 海洋聲信道的傳遞函數(shù) 358
7.6.3 信道的隨機(jī)成分的影響 359
7.7 聲信道的衰落和模糊 360
7.7.1 兩類衰落和模糊 361
7.7.2 信道的分類 361
7.7.3 傳輸信道的空間衰落和模糊效應(yīng) 365
7.8 聲信道的時空相干函數(shù)和散射函數(shù) 366
7.8.1 起伏單途信道相干函數(shù) 367
7.8.2 時空小起伏多途信道相干函數(shù) 368
7.8.3 時空快起伏傳輸信道相干函數(shù) 370
7.8.4 傳輸信道的散射函數(shù)有效性 371
7.9 淺海波導(dǎo)的相干性 372
7.9.1 淺海波導(dǎo)特性 373
7.9.2 波導(dǎo)不變性 374
7.10 聲信道的二階統(tǒng)計(jì)特性測量 377
7.10.1 相干函數(shù)和散射函數(shù)的測量實(shí)例 377
7.10.2 頻率相干函數(shù)的測量 378
7.10.3 空間相干函數(shù)測量 379
7.10.4 散射函數(shù)測量圖例 381
第八章 聲吶目標(biāo)散射特性 383
8.1 目標(biāo)線性散射原理 383
8.1.1 照明場 383
8.1.2 目標(biāo)散射場 385
8.1.3 高速運(yùn)動目標(biāo)散射特性 389
8.2 目標(biāo)散射的物理特征 391
8.2.1 剛性小球聲散射 391
8.2.2 彈性小球的散射 392
8.2.3 有限柱體散射 393
8.2.4 任意形狀的目標(biāo)散射 394
8.2.5 潛艇目標(biāo)的反射 396
8.3 目標(biāo)回波的基本信息提取 397
8.4 時變目標(biāo)散射的分布亮點(diǎn)模型 402
8.4.1 時變目標(biāo)回波的系統(tǒng)函數(shù)表示 402
8.4.2 目標(biāo)分布亮點(diǎn)模型 403
8.4.3 近場目標(biāo)情況 406
8.4.4 高速目標(biāo)回波亮點(diǎn) 407
8.5 目標(biāo)散射函數(shù)及其分類 408
8.5.1 目標(biāo)散射信道的相干函數(shù) 408
8.5.2 目標(biāo)散射函數(shù) 410
8.5.3 高速目標(biāo)散射函數(shù) 411
8.5.4 目標(biāo)按擴(kuò)展特性分類 412
8.5.5 目標(biāo)散射函數(shù)的有效性 415
8.6 時不變目標(biāo)的幾種特征分析方法 416
8.6.1 瞬時能譜特征 416
8.6.2 回波極點(diǎn)分布特征 417
8.6.3 瞬時頻率和過零點(diǎn)間隔分布 418
8.6.4 延遲-頻率能量分布 419
8.6.5 頻域冪級數(shù)展開模型 419
8.7 起伏點(diǎn)目標(biāo)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)模型 420
8.7.1 目標(biāo)強(qiáng)度起伏的典型分布類型 420
8.7.2 斯威林起伏模型分類 422
8.8 目標(biāo)回波的近似模型 423
8.8.1 目標(biāo)回波狀態(tài)變量模型 423
8.8.2 抽頭延遲線模型 425
8.8.3 廣義橫向?yàn)V波器模型 426
8.9 目標(biāo)回波時頻分析 427
8.9.1 回波時頻分布特性 427
8.9.2 回波WVD分析例 429
8.9.3 窄帶ZOOM時頻分析方法 430
8.9.4 RADON變換的應(yīng)用 432
8.10 目標(biāo)回波相關(guān)輸出分析 435
8.10.1 目標(biāo)散射的相關(guān)分析 435
8.10.2 目標(biāo)回波-回波相關(guān)分析 436
8.10.3 回波通過匹配濾波器的輸出分析 438
8.10.4 寬帶模糊度和小波變換分析方法 440
8.11 聲吶波形對目標(biāo)回波的影響 442
8.11.1 最大回波功率的信號 442
8.11.2 回波能量最大的信號 443
8.11.3 距離延伸不變波形 443
8.11.4 擴(kuò)展目標(biāo)對信號分辨的要求 444
第九章 海洋混響信道 447
9.1 混響的線性源-場關(guān)系 447
9.1.1 線性混響的源場關(guān)系 447
9.1.2 均勻介質(zhì)空間固定點(diǎn)源散射情況 449
9.1.3 淺海波導(dǎo)的簡正波混響模型 451
9.2 海洋混響的類別及特性 453
9.2.1 混響的分類 453
9.2.2 三類混響的散射幾何模型 454
9.2.3 三類混響的平均強(qiáng)度 455
9.2.4 不同類型混響的物理特性 457
9.3 海洋混響的概率模型 458
9.3.1 混響統(tǒng)計(jì)模型的基本假設(shè) 458
9.3.2 散射體空間分布的泊松模型 459
9.3.3 元散射信號統(tǒng)計(jì)分布模型 461
9.3.4 混響過程的概率特性 462
9.4 混響信道的相干函數(shù)和散射函數(shù) 464
9.4.1 混響信道的傳遞函數(shù) 464
9.4.2 混響信道的時頻相干函數(shù) 466
9.4.3 混響的廣義平穩(wěn)性 468
9.5 混響信號的概率分布特性 469
9.5.1 混響的瞬時均值和方差 469
9.5.2 混響瞬時值分布 470
9.6 混響包絡(luò)和相位的統(tǒng)計(jì)特性 473
9.6.1 混響的正交分量及復(fù)數(shù)幅相形式 473
9.6.2 混響瞬時包絡(luò)分布 474
9.6.3 混響強(qiáng)度分布 476
9.6.4 混響瞬時相位分布 477
9.7 混響的相關(guān)和匹配濾波分析 478
9.7.1 混響統(tǒng)計(jì)相關(guān)函數(shù)和功率譜 478
9.7.2 混響過程的時頻分析 480
9.7.3 匹配濾波器輸出混響統(tǒng)計(jì)特性 482
9.8 混響的空間相關(guān)性 485
9.8.1—般原理 485
9.8.2 垂直空間相關(guān) 487
9.8.3 水平相關(guān)函數(shù) 488
9.8.4 實(shí)際海洋對混響空間相關(guān)的影響因素 490
9.9 基陣位移時的混響統(tǒng)計(jì)特性 491
9.10 混響的數(shù)值模擬 497
9.10.1 網(wǎng)格模型 497
9.10.2 自回歸模型 500
第十章 主動聲吶檢測的最佳接收機(jī) 504
10.1 有關(guān)最佳檢測的基本概念 504
10.2 聲吶檢測的基本假設(shè) 509
10.2.1 檢測問題中的基本假設(shè) 509
10.2.2 回波和混響的相關(guān)函數(shù)形式 510
10.2.3 矢量表示形式 511
10.3 似然比接收機(jī) 514
10.4 輸出信干比最大的接收機(jī) 520
10.5 平穩(wěn)過程的頻域最佳檢測 525
10.5.1 連續(xù)形式頻域最佳接收機(jī) 526
10.5.2 兩個特例 527
10.5.3 運(yùn)動點(diǎn)目標(biāo)回波檢測情況 529
10.6 低信干比下的最佳接收 531
10.7 可分離核信號的最佳接收 536
10.8 起伏點(diǎn)目標(biāo)回波的匹配濾波器檢測 541
10.8.1 目標(biāo)回波擴(kuò)展損失 541
10.8.2 穩(wěn)定無畸變點(diǎn)目標(biāo)回波 542
10.8.3 隨機(jī)起伏點(diǎn)目標(biāo)回波 544
10.8.4 慢起伏運(yùn)動點(diǎn)目標(biāo)回波 545
10.9 快衰落信號的分集接收 546
10.9.1 擴(kuò)展回波信號的分集接收 546
10.9.2 分集增益和積分損失 549
10.9.3 混響中衰落回波的檢測情況 550
10.10 實(shí)時最佳接收及卡爾曼濾波 551
10.10.1 實(shí)時估計(jì)濾波的最佳接收機(jī) 551
10.10.2 卡爾曼-布西濾波器接收機(jī) 554
10.11 信道匹配和自適應(yīng)接收機(jī) 559
10.11.1 回波—回波相關(guān)法 560
10.11.2 信道匹配接收機(jī) 561
10.11.3 自適應(yīng)信道匹配 563
10.11.4 自適應(yīng)白化濾波 564
10.11.5 自適應(yīng)檢測 566
10.12 時空信號的最佳檢測 566
10.12.1 譜矢量過程的最佳似然比檢測 567
10.12.2 小信噪比下的最佳時空接收 568
10.12.3 估計(jì)譜矢量相關(guān)器和廣義矢量匹配濾波器 570
10.12.4 通用矢量匹配濾波器的輸出信干比損失 571
10.12.5 聲場匹配-模基匹配濾波 572
10.12.6 時間反轉(zhuǎn)處理器 573
第十一章 聲吶最佳波形 575
11.1 波形參數(shù)選擇 575
11.1.1 聲吶最佳頻率 575
11.1.2 波形長度T的選擇 578
11.1.3 波形帶寬的選擇 579
11.2 波形對匹配濾波檢測的影響 580
11.2.1 匹配濾波檢測中波形優(yōu)化原理 580
11.2.2 混響中目標(biāo)檢測特例 583
11.2.3 最佳波形設(shè)計(jì)的實(shí)際限制 585
11.2.4 常用波形對聲吶檢測的適應(yīng)性 586
11.3 常用波形檢測雙擴(kuò)展目標(biāo)的性能分析 587
11.3.1 目標(biāo)回波匹配濾波檢測的擴(kuò)展損失 588
11.3.2 常用波形匹配濾波檢測的輸出信噪比增益 591
11.3.3 匹配濾波檢測輸出信混比損失與波形的關(guān)系 592
11.3.4 LFM回波的RADON變換檢測方法 594
11.4 混響中動目標(biāo)檢測的波形選擇 594
11.4.1 波形模糊度Q函數(shù)和動目標(biāo)檢測 595
11.4.2 常用脈沖壓縮波形在動目標(biāo)檢測中的適用性 595
11.4.3 梳狀譜重復(fù)信號在低速目標(biāo)檢測中的應(yīng)用 597
11.5 最佳“波形-濾波器對”599
11.5.1 給定接收機(jī)設(shè)計(jì)最佳波形 599
11.5.2 最佳“波形-濾波器對”的設(shè)計(jì) 601
11.5.3 中心對稱散射函數(shù)條件下的“波形-濾波器對” 603
11.6 寬容匹配濾波及其最佳波形 603
11.6.1 寬容匹配濾波器原理 604
11.6.2 寬容匹配濾波器設(shè)計(jì) 606
11.7 最小均方模糊度函數(shù)綜合 609
11.7.1 薩斯曼綜合法 609
11.7.2 相位迭代法 612
11.7.3 給定模糊度結(jié)構(gòu)的波形綜合 614
11.7.4 時頻HOP信號的自適應(yīng)信道匹配選擇 616
11.8 由自相關(guān)函數(shù)綜合波形 616
11.8.1 波形自相關(guān)函數(shù)的綜合 617
11.8.2 由已知能譜綜合波形 619
11.9 動物聲吶信號 622
11.9.1 廣義亮點(diǎn)目標(biāo)回波檢測的最佳波形 623
11.9.2 動物聲吶信號的實(shí)際設(shè)計(jì) 625
11.9.3 ANM信號的廣義橫向匹配濾波 627
11.10 時空分集和混合處理 627
11.10.1 分集的基本概念 627
11.10.2 時頻分隔信號 628
11.10.3 時頻分段或分片匹配處理 631
11.10.4 空間分集和MIMO聲吶 632
參考文獻(xiàn) 634
索引 649
縮寫對照表 653
中英譯名詞匯對照表 655
上冊 主動聲吶信號和系統(tǒng)分析基礎(chǔ)
第一章 緒論
第二章 聲吶波形分析基礎(chǔ)
第三章 匹配濾波器
第四章 常用聲吶波形
第五章 水聲信號的分析方法
第六章 線性時變系統(tǒng)分析