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下册 主动声呐信道特性和系统优化原理331

第七章 海洋中的声传输信道331

7.1 声波传播的基本模型331

7.1.1 主动声呐的波动方程331

7.1.2 求解波动方程的几种近似模型333

7.2 声传播的波导效应336

7.3 声传播的多途效应339

7.3.1 深海近表面声源-接收器情况339

7.3.2 深海深水源-接收器情况341

7.3.3 浅海多途342

7.4 声传播的起伏效应343

7.4.1 起伏声场的传统描述法344

7.4.2 海面波浪的影响345

7.4.3 湍流和非均匀水团的影响346

7.4.4 内波的影响348

7.4.5 其他因素的影响349

7.5 声信道的线性源-场关系350

7.5.1 源及其系统函数350

7.5.2 源场关系352

7.5.3 水下声信号传输过程的系统函数355

7.6 声信道的随机散射模型357

7.6.1 海洋声传输过程的散射滤波器模型357

7.6.2 海洋声信道的传递函数358

7.6.3 信道的随机成分的影响359

7.7 声信道的衰落和模糊360

7.7.1 两类衰落和模糊361

7.7.2 信道的分类361

7.7.3 传输信道的空间衰落和模糊效应365

7.8 声信道的时空相干函数和散射函数366

7.8.1 起伏单途信道相干函数367

7.8.2 时空小起伏多途信道相干函数368

7.8.3 时空快起伏传输信道相干函数370

7.8.4 传输信道的散射函数有效性371

7.9 浅海波导的相干性372

7.9.1 浅海波导特性373

7.9.2 波导不变性374

7.10 声信道的二阶统计特性测量377

7.10.1 相干函数和散射函数的测量实例377

7.10.2 频率相干函数的测量378

7.10.3 空间相干函数测量379

7.10.4 散射函数测量图例381

第八章 声呐目标散射特性383

8.1 目标线性散射原理383

8.1.1 照明场383

8.1.2 目标散射场385

8.1.3 高速运动目标散射特性389

8.2 目标散射的物理特征391

8.2.1 刚性小球声散射391

8.2.2 弹性小球的散射392

8.2.3 有限柱体散射393

8.2.4 任意形状的目标散射394

8.2.5 潜艇目标的反射396

8.3 目标回波的基本信息提取397

8.4 时变目标散射的分布亮点模型402

8.4.1 时变目标回波的系统函数表示402

8.4.2 目标分布亮点模型403

8.4.3 近场目标情况406

8.4.4 高速目标回波亮点407

8.5 目标散射函数及其分类408

8.5.1 目标散射信道的相干函数408

8.5.2 目标散射函数410

8.5.3 高速目标散射函数411

8.5.4 目标按扩展特性分类412

8.5.5 目标散射函数的有效性415

8.6 时不变目标的几种特征分析方法416

8.6.1 瞬时能谱特征416

8.6.2 回波极点分布特征417

8.6.3 瞬时频率和过零点间隔分布418

8.6.4 延迟-频率能量分布419

8.6.5 频域幂级数展开模型419

8.7 起伏点目标强度统计模型420

8.7.1 目标强度起伏的典型分布类型420

8.7.2 斯威林起伏模型分类422

8.8 目标回波的近似模型423

8.8.1 目标回波状态变量模型423

8.8.2 抽头延迟线模型425

8.8.3 广义横向滤波器模型426

8.9 目标回波时频分析427

8.9.1 回波时频分布特性427

8.9.2 回波WVD分析例429

8.9.3 窄带ZOOM时频分析方法430

8.9.4 RADON变换的应用432

8.10 目标回波相关输出分析435

8.10.1 目标散射的相关分析435

8.10.2 目标回波-回波相关分析436

8.10.3 回波通过匹配滤波器的输出分析438

8.10.4 宽带模糊度和小波变换分析方法440

8.11 声呐波形对目标回波的影响442

8.11.1 最大回波功率的信号442

8.11.2 回波能量最大的信号443

8.11.3 距离延伸不变波形443

8.11.4 扩展目标对信号分辨的要求444

第九章 海洋混响信道447

9.1 混响的线性源-场关系447

9.1.1 线性混响的源场关系447

9.1.2 均匀介质空间固定点源散射情况449

9.1.3 浅海波导的简正波混响模型451

9.2 海洋混响的类别及特性453

9.2.1 混响的分类453

9.2.2 三类混响的散射几何模型454

9.2.3 三类混响的平均强度455

9.2.4 不同类型混响的物理特性457

9.3 海洋混响的概率模型458

9.3.1 混响统计模型的基本假设458

9.3.2 散射体空间分布的泊松模型459

9.3.3 元散射信号统计分布模型461

9.3.4 混响过程的概率特性462

9.4 混响信道的相干函数和散射函数464

9.4.1 混响信道的传递函数464

9.4.2 混响信道的时频相干函数466

9.4.3 混响的广义平稳性468

9.5 混响信号的概率分布特性469

9.5.1 混响的瞬时均值和方差469

9.5.2 混响瞬时值分布470

9.6 混响包络和相位的统计特性473

9.6.1 混响的正交分量及复数幅相形式473

9.6.2 混响瞬时包络分布474

9.6.3 混响强度分布476

9.6.4 混响瞬时相位分布477

9.7 混响的相关和匹配滤波分析478

9.7.1 混响统计相关函数和功率谱478

9.7.2 混响过程的时频分析480

9.7.3 匹配滤波器输出混响统计特性482

9.8 混响的空间相关性485

9.8.1 一般原理485

9.8.2 垂直空间相关487

9.8.3 水平相关函数488

9.8.4 实际海洋对混响空间相关的影响因素490

9.9 基阵位移时的混响统计特性491

9.10 混响的数值模拟497

9.10.1 网格模型497

9.10.2 自回归模型500

第十章 主动声呐检测的最佳接收机504

10.1 有关最佳检测的基本概念504

10.2 声呐检测的基本假设509

10.2.1 检测问题中的基本假设509

10.2.2 回波和混响的相关函数形式510

10.2.3 矢量表示形式511

10.3 似然比接收机514

10.4 输出信干比最大的接收机520

10.5 平稳过程的频域最佳检测525

10.5.1 连续形式频域最佳接收机526

10.5.2 两个特例527

10.5.3 运动点目标回波检测情况529

10.6 低信干比下的最佳接收531

10.7 可分离核信号的最佳接收536

10.8 起伏点目标回波的匹配滤波器检测541

10.8.1 目标回波扩展损失541

10.8.2 稳定无畸变点目标回波542

10.8.3 随机起伏点目标回波544

10.8.4 慢起伏运动点目标回波545

10.9 快衰落信号的分集接收546

10.9.1 扩展回波信号的分集接收546

10.9.2 分集增益和积分损失549

10.9.3 混响中衰落回波的检测情况550

10.10 实时最佳接收及卡尔曼滤波551

10.10.1 实时估计滤波的最佳接收机551

10.10.2 卡尔曼-布西滤波器接收机554

10.11 信道匹配和自适应接收机559

10.11.1 回波-回波相关法560

10.11.2 信道匹配接收机561

10.11.3 自适应信道匹配563

10.11.4 自适应白化滤波564

10.11.5 自适应检测566

10.12 时空信号的最佳检测566

10.12.1 谱矢量过程的最佳似然比检测567

10.12.2 小信噪比下的最佳时空接收568

10.12.3 估计谱矢量相关器和广义矢量匹配滤波器570

10.12.4 通用矢量匹配滤波器的输出信干比损失571

10.12.5 声场匹配-模基匹配滤波572

10.12.6 时间反转处理器573

第十一章 声呐最佳波形575

11.1 波形参数选择575

11.1.1 声呐最佳频率575

11.1.2 波形长度T的选择578

11.1.3 波形带宽的选择579

11.2 波形对匹配滤波检测的影响580

11.2.1 匹配滤波检测中波形优化原理580

11.2.2 混响中目标检测特例583

11.2.3 最佳波形设计的实际限制585

11.2.4 常用波形对声呐检测的适应性586

11.3 常用波形检测双扩展目标的性能分析587

11.3.1 目标回波匹配滤波检测的扩展损失588

11.3.2 常用波形匹配滤波检测的输出信噪比增益591

11.3.3 匹配滤波检测输出信混比损失与波形的关系592

11.3.4 LFM回波的RADON变换检测方法594

11.4 混响中动目标检测的波形选择594

11.4.1 波形模糊度Q函数和动目标检测595

11.4.2 常用脉冲压缩波形在动目标检测中的适用性595

11.4.3 梳状谱重复信号在低速目标检测中的应用597

11.5 最佳“波形-滤波器对”599

11.5.1 给定接收机设计最佳波形599

11.5.2 最佳“波形-滤波器对”的设计601

11.5.3 中心对称散射函数条件下的“波形-滤波器对”603

11.6 宽容匹配滤波及其最佳波形603

11.6.1 宽容匹配滤波器原理604

11.6.2 宽容匹配滤波器设计606

11.7 最小均方模糊度函数综合609

11.7.1 萨斯曼综合法609

11.7.2 相位迭代法612

11.7.3 给定模糊度结构的波形综合614

11.7.4 时频HOP信号的自适应信道匹配选择616

11.8 由自相关函数综合波形616

11.8.1 波形自相关函数的综合617

11.8.2 由已知能谱综合波形619

11.9 动物声呐信号622

11.9.1 广义亮点目标回波检测的最佳波形623

11.9.2 动物声呐信号的实际设计625

11.9.3 ANM信号的广义横向匹配滤波627

11.10 时空分集和混合处理627

11.10.1 分集的基本概念627

11.10.2 时频分隔信号628

11.10.3 时频分段或分片匹配处理631

11.10.4 空间分集和MIMO声呐632

参考文献634

索引649

缩写对照表653

中英译名词汇对照表655