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时反MIMO主动声纳探测关键技术

论文摘要

水声技术是海洋资源开发的有效手段,在军事上也具有重要作用。在浅海波导环境中,因声波传播存在严重的时延扩展和多普勒频偏,常规声纳的性能下降,需要研究和发展新的水声信号处理方法。时反处理（time reversal processing, TRP）将海洋自身作为滤波器引入信号处理框架具有较好的宽容性,多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）处理方法挖掘和利用了目标分集特性,克服信道衰落和目标衰落,增强目标探测能力。为此本文将二者结合起来,进行TR-MIMO主动目标探测机理研究和实验研究。从相干和非相干处理出发,通过三种正交发射信号波形设计获取目标分集特性,通过时反发射波束形成在抑制混响的同时实现目标回波增强,在接收端利用时反聚焦波束形成结合匹配滤波实现了对目标的测距。数值仿真和实验室波导实验证明了TR-MIMO探测方法可以有效地提高对目标的探测能力。此外,基于水平线阵实现了对目标的测向和测距。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景与意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 技术路线和研究内容
  • 1.3.1 技术路线
  • 1.3.2 研究内容
  • 2 信道建模与时反处理
  • 2.1 信道建模
  • 2.1.1 自由场环境
  • 2.1.2 波导环境
  • 2.2 时反处理
  • 2.2.1 时反声场的空时聚焦特性
  • 2.2.2 时反波束形成
  • 2.3 本章小结
  • 3 相干与非相干联合处理
  • 3.1 MIMO空时编码模型
  • 3.1.1 目标分集
  • 3.1.2 相干/非相干处理
  • 3.1.3 MIMO处理模型
  • 3.2 MIMO的收发和空时联合
  • 3.3 数值仿真
  • 3.3.1 波形分集
  • 3.3.2 空间分集
  • 3.4 本章小结
  • 4 TR-MIMO主动目标探测
  • 4.1 发射波形和波前设计
  • 4.1.1 模糊度函数
  • 4.1.2 正交波形设计
  • 4.1.3 波前设计
  • 4.2 发射聚焦和接收聚焦
  • 4.2.1 时反发射聚焦波束形成
  • 4.2.2 时反接收聚焦波束形成
  • 4.2.3 发收互动时反目标检测
  • 4.3 匹配滤波
  • 4.4 本章小结
  • 5 TR—MIMO目标检测实验研究
  • 5.1 实验环境及系统设置
  • 5.1.1 实验室波导
  • 5.1.2 实验系统构成
  • 5.2 基于PS和MS的时反聚焦实验
  • 5.3 分集获取实验
  • 5.3.1 发射分集
  • 5.3.2 空间分集
  • 5.4 TR-MIMO探测实验
  • 5.5 基于水平线阵的MIMO探测实验
  • 5.6 实验小结
  • 6 总结与展望
  • 6.1 研究总结
  • 6.2 研究方向展望
  • 参考文献
  • 作者简历

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/241dd4bf1949060da3247bd1.html