水声遥控系统中的信号检测器研究

论文摘要

水声遥控设备在海洋工程领域中有着广泛的应用,而且随着对其各项性能指标要求的不断提高,相关技术也在逐渐发展进步。本文主要研究水声遥控系统的确知信号检测技术。该技术负责完成从海洋背景噪声中把微弱并发生畸变的发射信号检测出来,根据发射信号波形和海洋信道的特性设计高性能的检测接收机,提高系统的处理增益,是完成指令信号正确接收和保障系统可靠性的关键所在。在理想信道、时间扩展信道和频率扩展信道中对应的极大似然比准则下的最佳接收机分别为拷贝相关器、拷贝相关积分器和分段拷贝相关器,其输出服从中心或非中心χ~2分布。本文通过计算无信号时接收机输出的概率密度函数,在给定虚警概率的情况下求出各接收机门限,以据此进一步推导出有信号吋接收机输出端的概率密度函数和检测概率的解析表达式。寻求水声遥控系统的最适算法,为软件编程和硬件实时实现提供理论依据。本文在CCS开发环境中实现了相关检测算法,对算法的复杂度进行了重点分析,优化算法使其更加简洁高效,程序在DSP上执行并得出了良好的运算结果。最后设计完成了界面显示软件并给出运行结果,为系统的运行监测提供了方便。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水声通信的研究与发展
• 1.2.1 水声通信信道
• 1.2.2 水声通信技术
• 1.3 信号处理与声信号检测技术
• 1.4 水声遥控系统的进展方向
• 1.5 论文内容安排
• 第2章 信号研究和信道建模
• 2.1 信号
• 2.1.1 LFM信号
• 2.1.2 信号的模糊度函数
• 2.1.3 HFM信号
• 2.2 信道模型
• 2.2.1 理想信道模型
• 2.2.2 时间扩展信道TSD模型
• 2.2.3 快衰落信道 FFD模型
• 2.3 信道的等价性
• 2.3.1 从时间扩展信道 TSD到频率扩展信道 FFD
• 2.3.2 频率扩展信道 FFD到时间扩展信道 TSD
• 2.4 本章小结
• 第3章 检测性能研究
• 3.1 虚警概率与检测器门限的关系
• 3.1.1 拷贝相关检测器 RC
• 3.1.2 分段拷贝相关器 SRC
• 3.1.3 拷贝相关积分器 RCI
• 3.2 检测器的检测概率
• 3.2.1 理想信道
• 3.2.2 快衰落信道
• 3.2.3 时间扩展信道
• 3.3 选用拷贝相关积分器
• 3.4 Matlab仿真
• 3.4.1 输出检验统计量
• 3.4.2 Monte Carlo验证
• 3.4.3 检测概率
• 3.5 水声遥控系统的编码原理
• 3.5.1 编码原理
• 3.5.2 仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 滤波程序
• 4.2 拷贝相关检测器
• 4.2.1 对于程序与算法的考虑—数值定标
• 4.2.2 算法分析与程序运行结果
• 4.3 拷贝相关积分检测器
• 4.3.1 拷贝相关积分检测器的算法分析与运行结果
• 4.3.2 多假设检验
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的显控设计
• 5.1 软件功能需求与开发环境
• 5.2 软件的组织结构
• 5.2.1 功能分配及模块划分
• 5.2.2 总体工作流程
• 5.3 主要功能模块设计
• 5.3.1 参数设定模块
• 5.3.2 算法类模块
• 5.3.3 图形显示类模块
• 5.4 图形显示结果
• 5.5 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