超短基线定位系统检测技术研究

论文摘要

信号检测是水声信号处理的一项重要研究内容,它在目标探测识别、水声通信、遥控、遥测及海洋勘探等领域都有广泛的应用。本文的主要工作以超短基线定位系统中的信号检测技术为背景,研究了超短基线定位系统基阵阵元间噪声相关性、基于极性重合相关器的应答器信号检测技术、基于并联自适应Notch滤波器组的多目标检测技术、恒虚警处理等内容。接收基阵的噪声场的强度与结构是影响水声系统性能的主要因素之一,因此,对噪声的特性与噪声场结构的认识,结合接收装置的设计与布设以及信号处理方法的选择,将会极大改善水声系统的性能。本文结合超短基线接收基阵阵形与其接收的噪声频段,利用理论分析和试验数据处理结果给出了接收噪声的时空相关特性,对提高系统的检测性能有积极作用。超短基线定位系统的信号检测主要包括应答器信号检测和接收基阵信号检测。应答器接收电路需要兼顾良好的窄带滤波和低功耗等性能,极性重合相关器很好地解决了这个问题。本文分析了极性重合相关器的原理和频率特性,通过仿真和试验数据处理对其性能进行了评估。多目标定位是未来超短基线应用中的重要问题,随之而来的是多目标检测问题。文中分析了并联自适应Notch滤波器组的特性,实现了多个单频信号的分别提取。在信号检测系统中,恒虚警处理是一种提供检测阈值的算法。目的是提供相对来说可以避免噪声背景和干扰变化影响的检测阈值,使目标检测具有恒定的虚警概率。本文介绍了四种恒虚警检测器,通过仿真对它们在高斯噪声背景和多目标情况下的性能进行了对比分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 水声信号检测技术简介
• 1.3 超短基线定位系统简介
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 噪声空间相关特性研究
• 2.1 概述
• 2.2 海洋环境噪声的基本特性
• 2.2.1 海洋环境噪声场的时空特性
• 2.2.2 噪声的空间相关性
• 2.2.3 海洋环境噪声的谱特性
• 2.3 超短基线基阵与其接收噪声空间相关性分析
• 2.3.1 超短基线基阵介绍
• 2.3.2 超短基线基阵接收噪声空间相关性分析
• 2.4 试验数据处理及分析
• 2.4.1 噪声场时空相关系数的计算
• 2.4.2 试验数据分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 超短基线定位系统信号检测方法
• 3.1 极性重合相关器
• 3.1.1 极性重合相关器原理
• 3.1.2 极性重合相关器频率特性分析
• 3.1.3 性能分析及试验数据处理
• 3.2 并联自适应Notch滤波器组
• 3.2.1 自适应Notch滤波器原理
• 3.2.2 并联自适应Notch滤波器组
• 3.2.3 性能分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 恒虚警处理
• 4.1 恒虚警处理概述
• 4.2 均值类CFAR检测器
• 4.2.1 基本模型描述
• 4.2.2 CA-CFAR检测器
• 4.2.3 SO-CFAR检测器
• 4.2.4 性能分析
• 4.3 有序统计量类CFAR检测器
• 4.3.1 基本模型描述
• 4.3.2 OS-CFAR检测器
• 4.3.3 CMLD-CFAR检测器
• 4.3.4 性能分析
• 4.4 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