收发分置主动声纳混响特性和抑制方法的研究

摘要

收发分置主动声纳与收发合置主动声纳相比，具有探测范围广、抗干扰能力强、机动灵活等优点。对于收发分置主动声纳，混响是浅海环境下影响目标检测的主要因素之一。基于此，本文主要对收发分置主动声纳的混响进行建模和仿真分析，并与目标回波特性进行比较，研究不同条件和场景对混响抑制的影响，最后设计了一套混响背景下的主动声纳目标检测系统。主要内容如下:
　　首先，分析比较了收发合置和收发分置主动声纳的几何结构、声纳方程、结构特点和技术特点，阐述了常用的主动声纳信号处理方法，即用于提高空间增益的波束形成和提高时间增益的匹配滤波，并介绍了几种常用的混响抑制算法。
　　其次，研究了收发分置海洋混响的特性。基于Kirrchhoff近似理论和扰动近似理论建立了收发分置海底混响模型，采用一种简化的海底散射面积的计算方法对混响进行了仿真;详细分析了混响在时间、空间、能量、频率等方面的特性，并和目标回波进行比较，为混响背景下的目标检测奠定了基础;基于混响仿真，对收发分置和收发合置的混响特性进行比较分析，得出它们各自在目标检测中的优缺点。
　　最后，研究了信混比、发射信号长度、发射信号类型、接收机到海底深度、基线距离等不同参数对混响抑制的影响。假设两种可能的实际场景，针对目标可能出现的区域，探讨抑制混响的有效方法;研究了当接收机位置和目标出现的范围固定时，提高目标检测概率的发射机布放方式。结合以上研究成果，本论文最终设计了一套混响背景下的收发分置主动声纳目标检测系统，并依次进行了仿真验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及论文结构

第2章 主动声纳基本理论

2．1 收发合置主动声纳的特点

2．2 收发分置主动声纳的特点

2．3 常用的主动声纳信号处理方法

2．3．1 波束形成

2．3．2 匹配滤波

2．4 常用的混响抑制算法介绍

2．4．1 自适应滤波

2．4．2 时空主分量反演

2．4．3 分数阶傅里叶变换

2．5 本章小结

第3章 收发分置主动声纳混响特性研究

3．1 海洋混响概述

3．2 收发分置主动声纳的混响模型

3．3 收发分置主动声纳的混响仿真

3．4 混响特性的分析

3．4．1 收发分置主动声纳的混响特性分析

3．4．2 收发分置混响特性和目标特性的比较

3．4．3 收发分置和收发合置混响特性的比较

3．5 本章小结

第4章 收发分置主动声纳混响抑制方法研究

4．1 不同条件对混响抑制的影响

4．1．1 信混比不同

4．1．2 发射信号类型不同

4．1．3 发射信号长度不同

4．1．4 接收机到海底距离不同

4．1．5 基线距离不同

4．2 不同场景下混响抑制的分析

4．2．1 场景一：目标在不同区域时混响抑制方法分析

4．2．2 场景二：混响背景下提高目标检测概率的发射机布放方式分析

4．3 基于混响抑制的收发分置主动声纳目标检测系统设计

4．3．1 系统结构

4．3．2 系统各模块的实现

4．4 基于混响抑制的收发分置主动声纳目标检测系统效果

4．4．1 目标和混响到达接收机的时间相差大-加时间窗法

4．4．2 目标和混响到达接收机的时间相差小-混响抑制算法

4．4．3 目标存在多普勒频移-加带通滤波器法

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

致谢

参考文献