基于信号相位匹配法的水声阵列信号处理仿真研究

摘要

本文推导了利用三元传感器阵及多元传感器阵抵消噪声和空间相关干扰的信号相位匹配法的原理,给出了噪声和干扰抵消后提取信号的表达式,并对该原理进行了仿真.文章首先介绍了三元阵信号相位匹配法的原理,并将其引入到噪声和空间相干干扰的抵消中.接着介绍了多元阵的波束域三子阵信号相位匹配法的原理,也将其引入到噪声和空间相干干扰的抵消中.理论分析和计算机仿真表明:波束域三子阵信号相位匹配法的性能优于三元阵.本文还针对该方法在实际工程中可能遇到的各种情况,对信号相位匹配法抵消噪声和空间干扰的性能做了较为全面的分析.其中包括背景噪声,波达方向误差(信号相位失配),阵元间距,干扰截断及干扰的匹配程度等因素对抵消噪声和干扰、恢复信号性能的影响.本文对使用该方法获得的阵处理增益也做了较为详细的讨论.理论分析和仿真结果表明:该方法抵消空间干扰的性能优于常规阵的处理方法.文章最后对信号相位匹配法作了总结,指出了其优、缺点.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1本文研究的背景和意义

1.2阵列信号处理的基本理论

1.2.1信号与噪声

1.2.2阵列天线的方向图(波束图)

1.2.3使用阵列的优势

1.3噪声消除的一般方法

1.4主要研究内容

第2章信号相位匹配法的基本原理

2.1信号相位匹配原理

2.1.1三元阵相位匹配原理的数学表示

2.1.2三元阵相位匹配法仿真

2.1.3噪声谱幅值相等时信号的解

2.2信号相位匹配原理的几何描述

2.3信号相位匹配原理的相干干扰抵消

2.3.1引言

2.3.2信号相位匹配法抵消相干干扰的原理

2.3.3信号相位匹配法抵消相干干扰的仿真

2.4小结

第3章多元阵列的信号相位匹配原理

3.1波束域的信号相位匹配原理

3.1.1波束域三子阵信号相位匹配原理的数学表示

3.1.2波束域三子阵相位匹配法仿真

3.2多元阵信号相位匹配法的相干干扰抵消

3.2.1多元阵信号相位匹配法抵消干扰的原理

3.2.2三子阵信号相位匹配法抵消干扰的仿真

3.3小结

第4章信号相位匹配法的性能分析

4.1背景噪声幅度起伏对信号相位匹配法性能的影响

4.1.1噪声谱幅度起伏时信号的解

4.1.2噪声幅度起伏时的相位匹配法仿真

4.2信号相位失配对信号相位匹配法性能的影响

4.2.1信号相位起伏时信号的解

4.2.2信号相位起伏时的相位匹配法仿真

4.3阵元间距的影响

4.3.1方程组无解的两种情况

4.3.2阵元间距的选择

4.4.截断误差对抵消干扰性能的影响

4.5相干干扰对信号相位匹配法性能的影响

4.5.1干扰起伏时期望信号的相对误差

4.5.2干扰起伏时基阵的处理增益

4.5.3随机噪声的影响

4.5.4干扰与期望信号相关性的影响

4.6小结

第5章全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录MATLAB简介及仿真程序