主动声纳波形优化设计

论文摘要

发射信号波形设计是主动声纳系统设计的重要组成部分,直接影响声纳的多种性能指标和数据处理方法。本文从波形设计的角度入手,结合梳状谱信号与信道适应算法共同改善主动声纳的探测性能。首先在模糊度函数和Q函数的基础上分析基本信号波形的分辨力与抗混响能力,发现基本波形信号无法兼顾时间分辨力和频率分辨力,且存在测量模糊现象。为了解决以上问题,提出了利用具有宽带多普勒敏感性的梳状谱信号作为主动声纳发射的方案。研究了梳状谱信号的生成原理,并通过理论和仿真分析了包括SFM、PTFM和COSTAS等梳状谱信号的探测性能和抗混响能力。为配合试验数据采集和分析需要,编写了一套基于LabVIEW的主动声纳波形发射程序。该程序具有操作方便,显示直观,功能强大的特点。接下来对实验采集到的数据进行处理,包括时频分析、匹配滤波与功率谱分析。结果与理论分析基本一致。最后针对信道对波形影响严重这一问题,提出了两种信道波形适应方法,对信道自适应波形设计技术做了初步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 主动声纳波形设计研究现状
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 第2章 常用声纳信号分析
• 2.1 概述
• 2.2 波形分辨力的数学模型
• 2.2.1 目标状态与信号模糊度函数
• 2.2.2 混响与Q函数
• 2.3 常用声纳信号分辨力
• 2.3.1 单频信号分析
• 2.3.2 宽带信号分析
• 2.4 常用声纳信号抗混响能力
• 2.5 本章小结
• 第3章 梳状谱信号研究
• 3.1 概述
• 3.2 梳状谱信号的分辨力
• 3.2.1 SFM信号分析
• 3.2.2 PTFM信号分析
• 3.2.3 COSTAS信号分析
• 3.3 梳状谱信号抗混响性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验与数据处理
• 4.1 概述
• 4.2 波形发射程序设计
• 4.2.1 程序总体框架
• 4.2.2 信号输入部分
• 4.2.3 时频分析与信号发射
• 4.3 波形分辨力实验数据处理
• 4.3.1 实验概况
• 4.3.2 基本波形分辨力
• 4.3.3 梳状谱信号分辨力
• 4.4 本章小结
• 第5章 信道自适应波形设计方法研究
• 5.1 概述
• 5.2 静态信道波形适应设计
• 5.2.1 静态信道波形适应设计理论
• 5.2.2 静态信道波形适应设计仿真
• 5.3 动态信道适应波形设计
• 5.3.1 动态信道的多途估计模型
• 5.3.2 信道自适应波形设计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢