波导小目标MIMO探测方法和实验研究

论文摘要

随着科学技术的发展,水声技术在海洋资源的开发与利用中扮演着越来越重要的角色。在浅海波导环境中,水声信号的传播存在着严重的多途效应,因此常规水声信号处理方法不再适用波导环境,需要针对波导水声信道的特殊性,发展和研究新的信号处理方法。本论文首先介绍了自由场平面波模型的共址多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）和相控-MIMO的信号模型和处理方法。由于共址MIMO能够通过波形分集获得虚拟阵孔径,从而能获得较相控阵技术更好的性能。在波导环境中,简正模模型能够对波导水声信道很好的建模,而共址多输入MIMO信号处理方法能够挖掘和利用分集增益,提高对目标的探测性能。为此本论文将波导信道建模纳入到MIMO信号处理框架中,开展了波导MIMO小目标探测方法和实验研究。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和创新点
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 主要创新点
• 第2章 信道建模与混响表征
• 2.1 自由场环境
• 2.2 波导环境
• 2.3 混响建模与表征
• 2.3.1 混响对主动探测性能的影响
• 2.3.2 混响建模:椭圆轮廓（MEC）分布模型及其蜕变形式K分布
• 2.3.3 K分布参数的估计方法
• 2.3.4 K分布随机数据仿真
• 2.4 本章小结
• 第3章 自由场平面波MIMO主动探测研究
• 3.1 分址MIMO与合址MIMO
• 3.1.1 分址MIMO
• 3.1.2 共址MIMO
• 3.2 正交波形设计
• 3.2.1 正交LFM波形设计
• 3.2.2 正交离散频率编码波形设计
• 3.2.3 正交多相编码波形设计
• 3.2.4 正交Gold序列编码波形设计
• 3.2.5 正交空时编码波形设计
• 3.3 常规MIMO
• 3.3.1 信号模型
• 3.3.2 发射接收波束图
• 3.3.3 目标DOA估计
• 3.3.4 目标检测
• 3.4 Phased-MIMO
• 3.4.1 信号模型
• 3.4.2 发射接收波束图
• 3.4.3 输出SINR分析和比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 波导MIMO主动探测研究
• 4.1 波导MIMO信号模型
• 4.2 波导MIMO模糊度表面
• 4.3 存在混响散射体背景下的目标检测
• 4.3.1 假设检验模型
• 4.3.2 一致最有力不变检测器设计
• 4.4 波导TR-MIMO探测处理模型
• 4.4.1 波导TR-MIMO信号模型
• 4.4.2 波导TR-MIMO模糊度表面
• 4.5 本章小结
• 第5章 波导MIMO主动探测实验研究
• 5.1 实验环境及系统介绍
• 5.1.1 实验室波导
• 5.1.2 实验系统介绍
• 5.2 波导MIMO主动探测实验研究
• 5.3 波导TR-MIMO主动探测实验研究
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 研究方向展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果