噪声和失配条件下匹配处理器定位性能分析比较

噪声和失配条件下匹配处理器定位性能分析比较

一、噪声及失配条件下匹配处理器的定位性能分析和比较(论文文献综述)

魏尚飞,韩东,张海勇,贺寅[1](2021)在《基于矩阵特征分解的水下声源匹配场定位》文中进行了进一步梳理水下声源定位问题是水声信号处理领域的重点和难点,基于计算声场和接收声场相关性辨识目标距离、深度的匹配场定位方法具有广泛应用。针对Bartlett处理器宽容性好但分辨率低、最小方差处理器分辨率高但对失配敏感的问题,将空间谱估计中基于矩阵空间特征分解的目标定向算法引入匹配场定位。对水下单声源定位、双声源定位、环境失配处理等条件,对比3种定位算法的性能。仿真数据表明,与Bartlett处理器相比,基于矩阵空间特征分解的定位方法具有更高的目标定位准确度。与最小方差处理器相比,该方法在双声源定位时能够分辨相近声源,尤其对深度辨识更准确。实验数据表明,基于矩阵空间特征分解的处理器能够实现表面强干扰条件下的水下弱目标定位。

王奇,王英民,魏志强[2](2020)在《环境扰动约束下的稀疏贝叶斯定位方法》文中指出针对匹配场被动定位技术对海洋环境扰动敏感的问题,提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的稳健匹配场处理方法。该方法通过分析环境扰动情况下的声场构成,建立了海洋环境扰动模型,同时结合水下定位问题的稀疏性,将匹配场被动定位问题表述为稀疏信号重构问题。然后,使用稀疏贝叶斯学习方法迭代更新目标位置及模型失配权向量,收敛至最优稀疏解作为目标定位结果。最后使用仿真数据和北厄尔巴岛的海试数据对算法进行了验证,仿真和实验结果表明:该算法在海洋环境模型失配情况下也能够准确定位,且能分辨水平间距为100 m的两个目标。因此,基于稀疏贝叶斯学习的稳健匹配场处理方法能够有效利用海洋环境扰动声场结构和水下定位稀疏特性,以增强匹配场处理的稳健性和定位精度,并且具有应对多源定位问题的能力。

金睿[3](2020)在《基于稀疏贝叶斯学习的声源定位技术研究》文中提出水下声源定位技术是水声学研究的热点之一,对海洋资源保护和勘探、海防建设具有非常重要的意义。匹配场处理技术是解决水下声源定位问题的代表性方法之一,其利用了信道、阵列和窄带宽带处理技术,通过将接收阵列数据和拷贝场向量字典进行匹配定位一个或多个声源位置。匹配场处理技术的定位性能依赖于物理模型的准确性以及可获得的样本数。对于物理模型的准确性,环境失配问题是造成其不准确的主要原因之一,该问题会导致匹配场处理技术定位性能严重下降。对于可获得的样本数,宽带处理技术可以增加可获得的样本数量从而提高匹配场处理技术的定位性能。宽带匹配场处理算法可以分为相干处理器和非相干处理器两类,但由于相干处理算法中的声场相位无法准确预测,因此大部分宽带匹配场处理算法都是非相干的,相比于相干处理器定位性能提升不足。本文从环境失配和宽带信号处理两个方面展开研究,提出两种基于稀疏贝叶斯学习的声源定位算法,分别解决了环境失配问题和宽带处理技术中的声场相位预测问题。主要研究内容和研究成果如下:(1)针对环境失配问题,通过研究简正波模型,提出了基于可预测简正波的稀疏贝叶斯学习算法。由于在浅海波导中不同简正波受到环境失配影响不同,将简正波分为可预测简正波和不可预测简正波。其中可预测简正波在环境失配条件下保留更多相关性,即包含更多的声源位置信息。不可预测简正波包含的相关性较少,如高阶简正波由于经过多次边界反射、介质延迟,更容易受到边界干扰。在失配环境下,简正波的相关性可以通过计算其二阶统计量进行评估。首先,将简正波水平波数分解,得到振幅误差、距离误差和导致模糊度或似然函数失真的误差。前两者不会造成定位性能严重衰减,后者则对应于不可预测简正波导致的误差。计算导致模糊度或似然函数失真的误差的协方差,令其迹最小化所对应的简正波即为可预测简正波。根据可预测简正波计算重构的拷贝场向量,再利用稀疏贝叶斯学习估计器进行声源定位。基于可预测简正波的稀疏贝叶斯学习算法的性能通过模拟试验和海试实验进行分析和验证,实验结果表明该算法在一定程度上能够提升原算法定位的准确率。(2)针对宽带匹配场处理技术进行研究,提出了基于交叉频率非相干稀疏贝叶斯学习算法。宽带信号处理器可以分为非相干处理器和相干处理器,后者相比于前者充分利用了交叉频率项包含的声源信息以及对噪声的抑制作用,从而提升定位的准确率。相干匹配场处理器需要声源相位振幅信息,而避免该问题的匹配相位相干处理器则需要在微扰因子的相位上进行遍历,进而导致其计算代价过大。针对这个问题,本文利用相位校正方法,在原有算法的基础上,可以充分利用交叉频率项,同时避免了寻求最优相位问题,从而提高定位的准确率。该算法的性能通过模拟试验和海试实验进行分析和验证,实验结果表明该算法相较于原始稀疏贝叶斯学习方法能够明显地提高定位准确率,并且极大地抑制了旁瓣。

闫福平[4](2020)在《波导环境下矢量水听器定位技术研究》文中提出水声目标定位技术在民用和军用领域都起着重要的作用,如何有效地对海洋波导环境下水声目标定位一直都是水声行业的重点研究方向。传统的水声定位方法忽略了波导环境的影响,导致应用到海洋波导环境中定位性能不佳。鉴于此:本文从海洋环境模型入手,结合水声信号传播模型,着眼于海洋信道传输函数信息,对波导环境下声源定位进行研究。具体工作如下:介绍了波导环境下水声接收模型,阐述了水声传播过程。利用简正波理论和射线声学理论分别对矢量声场进行建模,分析声场的特点,为后续定位算法的研究提供了基础。研究了矢量匹配场定位技术和矢量时间反转镜定位技术,利用接收信号所包含的真实声场相位信息与拷贝场相位信息进行匹配相关,同时对匹配相关的方式做了更深入的研究。依据工作原理进行矢量匹配场定位与矢量时间反转镜定位仿真、误差分析和环境失配影响分析,并且利用试验数据验证了匹配场定位技术的可行性与实用性。针对实际海洋环境的未知性、测量难度以及测量误差等难题,研究了GRNN(General Regression Neural Network,广义回归神经网络)声源定位技术,利用已接收训练集信号的频谱信息,进行神经网络训练,得到最佳扩散因子,代入到测试集信号中,对水声目标进行定位。研究了矢量GRNN定位技术,利用矢量水听器独有的阵列流型及共点接收声压与振速信息,且能有效降低各向同性噪声的优异特点,提高目标声源定位性能。最后通过试验数据验证矢量GRNN定位技术的可行性与实用性。研究表明:在海洋波导环境下,匹配场定位技术和时间反转镜定位技术能更有效地利用声场信息,提高波导环境下声源定位性能;将矢量信号处理思想和以上两种算法结合,较声压处理有较好的定位效果;针对上述两种算法对海洋参数以及声场建模要求的严苛性,利用GRNN定位技术学习海洋信道知识,提高了定位精度和稳健性,也大大提高了实用性。

刘亚琴[5](2020)在《利用地声进行水中目标被动测距的可行性研究》文中提出水中目标的被动测距一直是水声学研究领域的重要方面,Scholte波作为一种界面波,沿海水-海底分界面能够远距离传播,这一特性为海洋目标定位提供了可能的应用前景。为此,本文致力于利用地声对水中目标进行被动测距的研究。在浅海环境,人工爆炸声源(如TNT等)和舰船辐射噪声是海上实验常用的地声界面波激发源,具有频段范围较宽、信号特征明显等优点,故本文仅针对这两种典型的声源进行定位研究。首先,本文针对具有弹性海底的Pekeris模型以及在此模型上加入均匀弹性沉积层、非均匀弹性沉积层三种典型环境下进行声场的建模研究,仿真分析三种典型环境下Scholte波的频散特性,并对声矢量场特性进行了研究,为基于地声信号进行目标定位提供理论基础。然后在具有弹性海底的Pekeris模型下,针对宽带脉冲信号,构建海底界面处垂直波阻抗(声压与垂直振速之比)与声源位置信息的解析表达式,基于粒子滤波算法,对宽带脉冲声源进行定位。最后针对舰船目标,基于匹配场定位原理,定义代价函数为海洋波导频谱峰值对应的频率与海底界面处接收信号的频谱峰值对应的频率差值,对舰船目标进行定位。理论仿真和实验数据处理结果证明了针对宽带脉冲声源和舰船目标提出的定位方法的有效性与准确性。论文具体研究内容如下:1.典型环境下声场的建模及特性研究针对具有弹性海底的Pekeris模型以及在此模型基础上加均匀弹性沉积层、非均匀弹性沉积层三种典型环境下进行了声场的理论建模,其中在具有非均匀弹性沉积层的环境下,针对纵波声速n2线性分布、横波声速平方线性分布的变参数弹性沉积层,由于纵波与横波声速随深度变化引起耦合,所以详细推导了该环境下声场势函数的近似解析解。仿真及实验数据处理结果表明,由于纵波与横波之间的耦合导致本征值减小,对远距离声场影响较大,考虑耦合可以提高远场声场预报精度。此外,研究了三种典型环境下Scholte波的激发以及频散特性。最后,理论推导了声矢量场的表达式,理论和仿真结果表明声压与水平振速的传播规律基本一致,而声压与垂直振速的传播规律相差较大,二者联合得到的垂直波阻抗随着距离起伏较大,包含了更丰富的声场信息,为基于垂直波阻抗对声源进行定位提供了理论基础。2.利用地声信号对爆炸声源进行定位针对爆炸声源,分别基于Scholte波频散特性和海底界面处垂直波阻抗进行了被动定位研究。爆炸声源为宽带脉冲声源,由于Scholte波频散特性,利用Scholte波不同频率处到达时间差以及群慢度差对距离进行估计,此种方法由于没有涉及声源深度信息,故而无法对声源深度进行估计。在利用海底界面处垂直波阻抗进行定位研究时,利用垂直波阻抗与声源位置的关系,将垂直波阻抗作为测量向量,构建测量方程,基于粒子滤波算法对声源进行定位,仿真和实验结果证明了方法的有效性。此外,仿真对比了声压作为测量向量时的定位性能,结果表明当声压作为测量向量时,声源深度将影响算法定位的准确性,而当垂直波阻抗作为测量向量时,算法的定位性能不受声源深度的影响。3.利用舰船辐射噪声对舰船进行定位舰船航行过程中,接收信号的频谱峰值对应的频率可以看作是海洋波导频谱峰值对应的频率受到目标声源频谱与声源位置(深度、距离)的共同作用的结果,定义接收信号的频谱峰值对应的频率与海洋波导频谱峰值对应的频率差值为代价函数,当代价函数最小时即为目标声源的深度与距离,仿真和实验处理结果表明该定位方法的有效性。在典型的声速剖面情况下进行仿真,结果表明方法能够有效进行目标距离估计,但是在深度估计时会出现多值现象,增加所选频段范围能够有效减少多值现象的出现。此外,无论辐射噪声功率谱是单纯的连续谱或是连续谱叠加线谱,仿真结果均表明定位方法能有效估计目标距离,当辐射噪声功率谱叠加线谱时会降低方法的定位精度,但可以通过增大使用频段范围提高方法的定位性能。

李鹏[6](2020)在《近浅海中被动声呐目标探测关键技术研究》文中提出在近浅海海域中,由于港口要塞,交通要道等位置的过往船只多,使得被动声呐,常常工作在多目标,多干扰,低信噪比条件下。因此在目标探测时常会面临以下三个问题:一是多目标条件下,常规处理算法分辨力的不足;二是海面干扰多、强度大,严重影响对水下目标的探测;三是难以区分探测到的目标是水面还是水下目标。因此,多目标高分辨技术、强干扰抑制技术,以及水面水下目标分辨技术等是浅海海域中被动声呐目标探测的研究重点。本文从接收信号的相位结构出发,分别利用空域相位结构、频域相位结构、模态域相位结构,以及波数域相位结构来研究以上三方面的技术问题,建立了相关算法模型,针对各种复杂条件和模型参数,在理论分析的基础上,开展了大量仿真数据分析,进行了海上试验数据验证,取得了良好效果,对提升被动声呐目标探测性能具有重要意义和工程应用价值。针对浅海海域目标多,干扰多的问题,本文在高分辨关键技术的研究上,从多种角度给出了具体解决途径:一是针对现有逆波束算法的旁瓣问题,从空域相位结构的角度进行重新分析,改变传统的协方差矩阵Toeplitz平均过程,提出了一种改进的逆波束形成方法,仿真和海上试验数据验证表明,该方法可以在提高目标方位分辨力的同时,不会引入旁瓣和干扰项,保证了对弱目标的探测能力,改善了现有逆波束形成方法的性能。二是从频域相位结构的角度,提出了一种基于频率分集技术的被动声呐目标方位估计算法,利用接收信号的频域相位结构,通过频率间的相位补偿或重构,来提升多目标方位分辨力,降低栅瓣级和增强方位估计的稳健性。根据双阵元、线列阵,以及互质阵三种不同的应用背景,分别给出了算法原理的推导过程和算法性能的理论分析,通过大量仿真和海上实验数据验证,证明了所提出算法的有效性和稳健性。针对海面干扰影响水下目标探测的问题,在水面干扰抑制关键技术的研究上,从浅海波导理论出发,首先分析了简正波传播过程中的频散特性和模态强度随深度和传播距离的变化特性,给出了利用频散特性的warping变换及模态滤波方法。在此基础上,研究了用于垂直阵的三种基于模态分布的海面干扰抑制方法。由于垂直阵的应用场合受限,进一步提出了用于水平阵的水面干扰抑制算法。在理论和仿真分析了水平线阵和水平圆阵在模态分解技术区别的基础上,提出了基于水平圆阵的干扰抑制方法,根据模态域波束形成算法计算各阶模态的方位估计结果,利用模态分布特性,使用多阶模态估计结果对常规方位估计结果做修正,达到抑制水面干扰的目的。仿真和实验数据验证表明,基于圆阵的模态强度提取和干扰抑制效果比水平线列阵效果更好。针对水面与水下目标的辨识问题,在水面、水下目标分辨关键技术的研究上,本文从水声物理(模态特征)角度,提出了两种用于水平阵的水面水下目标分辨方法。第一种方法是基于水平线阵的模态域相位结构,使用模态域波束形成来估计各阶模态强度,并使用匹配模态处理对目标深度进行估计。这种算法虽然可以给出目标深度的估计结果,但是需要较多条件,如多模态数,较大的孔径,海洋环境参数以及目标方位等。第二种方法是基于信号的波数域相位结来计算f-k域能量分布,并根据分布特征来分辨水面、水下目标,其利用的原理也是不同深度的目标在模态域能量分布上存在区别。虽然这种方法不能给出准确的目标深度,但是与现有的基于浅海波导理论的深度辨识算法相比,可在水平阵列孔径小、海洋环境信息少的条件下,较好分辨水面目标和一定深度以下的水下目标,更加适合实际应用背景,而且不受目标运动工况(造成信号变化)的影响,具有物理机理上的稳健性。

王顾彬[7](2019)在《基于稀疏分解理论的三维被动定位研究》文中认为声源定位是水声信号处理领域经久不衰的研究热点之一,对于我国在海洋战略和国防建设方面的影响不言而喻。相比于主动定位,被动定位探测距离更远且隐蔽性更高,从而在水声对抗时既能增加安全性又能料敌先机、先敌制胜,因此对声源被动定位展开相关工作有着不容小觑的现实意义。鉴于此,本文将基于稀疏分解理论对声源的三维被动定位进行研究,谋求实现对感兴趣声源的三个空间维度位置参数(方位、距离和深度)的高分辨估计。根据目标声源在空域中分布的稀疏性特征,可以借助稀疏分解理论将声源的定位问题转化成一个欠定线性系统,运用适宜的稀疏分解算法进行求解。为了实现对声源的三维定位,本文的主要工作内容可以分成两个部分,分别为空间谱估计(Spatial Spectrum Estimation)和匹配场处理(Matched Field Processing,MFP),前者实现对声源方位的估计,后者则用于估计声源的距离和深度。基于稀疏分解理论的空间谱估计和匹配场处理的过程都是类似的。首先,根据声源位置参数的定位需求,划定相应的搜索范围,根据定位精度要求选择合适的搜索步长,从而构成相应的空间搜索网格。然后,根据声源的不同类型(窄带、宽带,相干、非相干等),基于稀疏分解理论建立相应的阵列接收数据数学模型。最后,再利用稀疏分解算法进行求解,得到定位估计结果。我们假定所有网格点上都存在声源,但只有真实声源所在的网格点才有一定的信号强度,其余都为0。所以,通过稀疏分解算法求解得到的结果是一个与搜索网格同维度的向量或矩阵。按照上述流程,本文分别对空间谱估计和匹配场处理进行了相关研究。针对不同的声源和接收数据快拍数条件,给出了相应的解决方案,仿真和实验数据处理结果验证了这些方法的有效性和精确性。

李涛[8](2018)在《数字化电子侦察接收机宽带侦收与处理技术研究》文中研究说明电子侦察卫星是获取电子情报的重要手段,尤其在快速作战决策方面,更是有其独特的优势。随着现代雷达和通信技术的发展,电子侦察面临的信号带宽越来越大,使得现有星载电子侦察系统在执行信号侦收任务时面临更大挑战。传统电子侦察卫星采用扫频工作方式,对宽频段范围内短时猝发信号的捕获概率相对较低;接收机带宽相对有限,对于宽带雷达信号、扩频通信信号等宽带信号难以全面获取信号的各项参数;在多信号环境中,对弱小信号的捕获能力相对有限。因此,本文顺应中频甚至射频直接数字化、大带宽及实时处理的电子侦察接收机发展趋势,对宽带侦收和处理技术展开了深入研究。为实现宽频段采样,本文研究了几种基于ADC并行的宽带高速采样技术,包括时间交叉采样技术、混合滤波器组技术和模拟信道化同步变频采样技术等,分析了优劣特征和失配因素,对宽带电子侦察接收机的信号采样环节的设计与实现具有参考意义。本文提出基于频谱折叠的双通道高速并行采样方法,从频带折叠与恢复的角度解决了模拟带宽不足问题,该方法通道对称性较高,误差小且容易校正。本方法可以与时间交叉采样等方法组合,进一步拓展采样率,实现高速高精度采样。为解决宽带电子侦察数字接收机中高速并行采样数据的实时处理问题,考虑实现难度、扩展度、灵活性、系统性能等因素,设计了信号实时并行处理的一系列方案,包括免混频宽带数字正交解调、基于数据抽取和流水线运算的并行FIR滤波器、数字下变频实现窄带数字接收机、并行化宽带实时频谱分析等,解决了以FPGA为实时处理核心的宽带电子侦察接收机高速实时处理中的难点。上述实时处理方案在数字化宽带电子侦察接收机工程实现中得到充分验证。传统的信号采样方式在数据上存在大量的冗余。作为基于压缩感知理论的模拟-信息转换器中的一种,奈奎斯特折叠接收机可以利用单片ADC实现整个雷达频段超宽带范围内信号的高概率截获,是一种均衡硬件资源量与接收性能的结构,其后续数字信号处理可采用经典算法予以分析。在对奈奎斯特折叠接收机详细分析的基础上,为解决其输出复合调制信号处理复杂的问题,设计了一种双通道方案的奈奎斯特折叠接收机结构。该结构利用双通道输出对消了输入信号本身的调制,在信号分析中具有更低的运算量、更广的适用性和更高的性能。针对常用的线性调频宽带雷达信号,本文提出了多种适用于奈奎斯特折叠接收机的参数估计方法。结合输出信号的复合调制特征,设计了基于特定间隔瞬时自相关的参数估计方法、基于时频边界拟合的参数估计方法和基于奇异值分解的参数估计方法等,并对这几种方法进行了仿真对比分析。这几种方法为奈奎斯特折叠接收机用于雷达等宽带信号的侦收和分析提供了理论支撑。本文最后论述了宽带电子侦察接收机的工程化实现技术。包括某小型化星载电子侦察处理单元和一种更大带宽的地面宽带电子侦察系统,其中充分运用和验证了本文模拟信道化同步变频采样技术、宽带实时频谱分析技术等成果。为提高星载电子侦察接收机在有限硬件条件下的宽频段侦收能力,分析NYFR在工程实现中的难点并提出了一种复合本振和实采样形式的奈奎斯特折叠接收机结构。在增加一定硬件规模的代价下,这是一种有较高可实现性的方案。

程壮[9](2017)在《不充分海洋环境参数下目标定位技术研究》文中认为水下目标的被动定位技术一直是水声学领域的热点和难点,尤其是水下目标的深度估计这一难题的解决手段相当有限。匹配场定位是解决该难题的经典方法,在实际应用中其性能受限于海洋声学环境模型建立的准确性。但是海洋环境是时空变化的,各种现实原因导致海洋环境实时的三维立体观测难以实现。因此水下目标定位通常都是在海洋环境观测的历史数据以及现场单点测量部分海洋环境信息的基础上展开的,定位性能无法得到保证。针对水下定位所面临的这一难题,本课题一方面研究环境参数失配对匹配场目标被动定位性能的影响,为试验时重要环境参数的采集提供参考;另一方面在研究海洋声传播基本物理规律的基础上,发掘在不充分海洋环境参数情况下的水下运动目标的速度、距离、深度估计技术。本文的主要研究内容和创新点如下:1、介绍了简正波模型和波数积分模型的基本理论,探讨了波数积分模型的快速场近似积分数值解法,研究了Green函数的简正波模式展开理论,并对Green函数与声场的转换关系进行了理论及数值仿真的研究。2、通过数值仿真评估了环境参数失配对宽带相干、非相干的Bartlett、MVDR匹配场目标被动定位性能及结果的影响,结果表明:水深失配和声速剖面失配对匹配场被动定位性能的影响最大,非相干宽带匹配场定位的误差与水深失配量成正比关系。并利用国际公开的SWellEx-96试验的21基元垂直线阵数据进行了宽带MFP目标定位,处理结果验证了仿真实验的结论。3、在研究海洋声干涉规律的基础上,基于声场在水平方向的互相关结果呈现周期与目标的径向速度有关的干涉条纹这一特性,研究了无需环境先验信息的目标速度估计技术,在接收信噪比不小于3dB时,仅通过单水听器、单频信号处理即可实现。仿真实验实现了目标速度的准确估计。使用试验数据进行处理,估计的目标径向速度与GPS记录值吻合良好,目标距离估计的相对误差不超过10%。4、研究了已知目标距离时的Green函数提取技术;利用Green函数谱峰蕴含的声源深度信息,实现了目标深度估计。在此基础上,与声场互相关的目标速度估计技术结合,提出了一种目标速度、距离和深度的联合估计方法,在单水听器、单频信号处理条件下,仿真实验实现了速度、距离和深度的准确估计。试验数据处理亦得到了较好的深度估计结果,相对误差不超过10%。

张志通[10](2017)在《海底固定阵匹配场定位算法研究》文中研究表明匹配场处理(MFP,Matched-Field Processing)技术能够将水声信道的物理特性和传统的信号处理算法相结合,在水下声源目标的探测与定位,地声参数反演等方面具有良好的表现,是近年来国内外水声领域比较热衷的技术。匹配场声源定位技术随之不断发展,在以往的匹配场声源定位中,通常会选择垂直线列阵(Vertical line array,VLA)作为接收基阵,因其可以在深度上采集较多的声传播信息,对绝大部分简正波模态精确采样。垂直线列阵容易发生阵列倾斜等固有特性限制了其性能及应用,固定在海底的水平线列阵可以通过长时间海洋环境调查,获取阵列周边海洋环境参数信息,不断优化匹配场使用的参数,从而可以在一定程度上避免环境失配对匹配场带来的误差,同时,由于海底固定阵在水平空间能够对目标进行方位估计,通过结合方位估计算法,能够有效实现目标的三维定位,减少三维空间匹配场定位带来的庞大计算量。本文拟通过研究海洋声学相关理论与声场建模方法,通过理论与仿真研究基于海底水平固定阵的匹配场定位算法,得到稳健性较好的海底水平固定阵匹配场定位算法,并用实测海上试验数据验证算法有效性。本文的主要工作有:1、从运动方程、连续性方程和状态方程出发,推导了声场的波动方程,研究了简正波模型的理论基础及基于简正波模型的声场计算程序-Kraken。研究了单频及宽带匹配场定位技术并分析了基于环境扰动约束的最小方差方法(MV-EPC)。2、通过仿真实验,研究了垂直线列阵和海底水平固定阵匹配场定位算法,并着重分析了波束形成测向误差对海底水平固定阵匹配场定位结果的影响。3、通过处理国外公开的海上试验数据,分析了垂直线列阵及海底水平固定阵采用匹配场技术时,对水下目标定位的可行性及算法性能。

二、噪声及失配条件下匹配处理器的定位性能分析和比较(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、噪声及失配条件下匹配处理器的定位性能分析和比较(论文提纲范文)

(3)基于稀疏贝叶斯学习的声源定位技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
缩略语注释表
符号、变量注释表
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 匹配场处理技术
        1.2.2 环境失配
        1.2.3 宽带信号
        1.2.4 稀疏贝叶斯学习理论
    1.3 论文研究内容及目的
    1.4 论文组织结构
第二章 匹配场处理技术基础
    2.1 简正波模型
    2.2 传统的匹配场估计器
        2.2.1 单频信号处理
        2.2.2 多频信号处理
    2.3 本章小结
第三章 基于可预测简正波的稀疏贝叶斯学习定位技术
    3.1 基于可预测简正波的稀疏贝叶斯学习算法
        3.1.1 信号模型
        3.1.2 可预测简正波计算
        3.1.3 处理器
        3.1.4 算法步骤
    3.2 模拟试验分析
    3.3 海试实验验证
    3.4 本章小结
第四章 基于交叉频率的非相干稀疏贝叶斯学习定位技术
    4.1 基于交叉频率的非相干稀疏贝叶斯学习算法
        4.1.1 处理器
        4.1.2 算法步骤
    4.2 模拟试验分析
    4.3 海试实验验证
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
作者简介

(4)波导环境下矢量水听器定位技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 波导环境下声场建模现状
        1.2.2 矢量水听器发展现状
        1.2.3 波导环境下声源定位现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 水声传播模型
    2.1 波导环境下水声信号接收模型
    2.2 波动方程及其求解
        2.2.1 波动方程
        2.2.2 波动方程定解条件
    2.3 简正波模型
        2.3.1 理论部分
        2.3.2 简正波模型的矢量场算例
    2.4 射线模型
        2.4.1 理论基础
        2.4.2 适用条件
        2.4.3 海洋矢量多途信道简介
        2.4.4 海洋多途信道算例
    2.5 本章小结
第3章 波导环境下矢量匹配场定位技术
    3.1 匹配场处理技术
    3.2 匹配场处理器分类与简析
        3.2.1 线性匹配场处理与自适应匹配场处理
        3.2.2 窄带匹配场处理与宽带匹配场处理
        3.2.3 主动匹配场处理与被动相位匹配场处理
        3.2.4 声压匹配场处理与矢量匹配场处理
    3.3 匹配场处理器定位性能仿真分析
        3.3.1 仿真环境设置
        3.3.2 接收阵元对声压匹配场定位性能影响分析
        3.3.3 矢量组合对匹配场定位性能影响分析
    3.4 信噪比对匹配场定位性能影响分析
    3.5 环境失配对匹配场定位性能影响分析
        3.5.1 接收水听器深度失配影响分析
        3.5.2 波导环境声速失配影响分析
    3.6 扫描网格对匹配场定位性能影响简析
    3.7 本章小结
第4章 波导环境下矢量时间反转镜定位技术
    4.1 时间反转镜定位技术
        4.1.1 单声压水听器时反被动定位
        4.1.2 单矢量水听器时反被动定位
    4.2 单基元时反定位性能仿真分析
        4.2.1 单基元时反定位仿真
        4.2.2 信噪比对时反定位性能影响分析
        4.2.3 环境失配对时反定位性能影响分析
        4.2.4 扫描网格对时反定位性能影响简析
    4.3 本章小结
第5章 波导环境下矢量GRNN定位技术
    5.1 神经网络定位算法概述
    5.2 GRNN概述
        5.2.1 GRNN基础理论
        5.2.2 GRNN网络结构
    5.3 GRNN声源定位算法
        5.3.1 海洋传播模型与数据预处理
        5.3.2 GRNN定位算法构建
    5.4 声压与矢量GRNN定位仿真
        5.4.1 单基元GRNN定位算法仿真与结果分析
        5.4.2 信噪比对单矢量水听器GRNN定位性能影响分析
        5.4.3 不同矢量组合下GRNN定位性能分析
        5.4.4 声源深度对单矢量水听器GRNN定位性能影响分析
        5.4.5 数据集失配对单矢量水听器GRNN定位性能影响分析
    5.5 本章小结
第6章 试验数据处理与结果分析
    6.1 声压阵试验数据处理
        6.1.1 Swellex-96 试验介绍
        6.1.2 试验数据处理
        6.1.3 频点选取对定位算法影响分析
        6.1.4 接收阵列对定位算法影响分析
        6.1.5 声压阵试验处理小结
    6.2 单矢量水听器试验数据处理
        6.2.1 单声压和单矢量GRNN定位算法试验数据处理
        6.2.2 单矢量匹配场、时反和GRNN定位算法试验数据处理
        6.2.3 单矢量水听器试验处理小结
    6.3 本章小结
结论
参考文献
致谢

(5)利用地声进行水中目标被动测距的可行性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 水声定位方法研究现状
        1.2.1 三元阵被动测距方法
        1.2.2 匹配场与匹配模定位
        1.2.3 基于波导不变量的被动测距
        1.2.4 基于warping变换的被动测距
        1.2.5 模基信号处理水声定位
    1.3 海底界面波以及相关定位方法研究现状
    1.4 本文主要内容
第2章 典型环境的声场建模与特性研究
    2.1 引言
    2.2 声场建模与仿真
        2.2.1 具有弹性海底的Pekeris模型
        2.2.2 均匀弹性沉积层
        2.2.3 变声速弹性沉积层
        2.2.4 声场仿真计算
        2.2.5 实验数据验证
    2.3 流/弹界面上Scholte波频散特性研究
        2.3.1 具有弹性海底的Pekeris模型
        2.3.2 具有弹性沉积层的频散方程求解
        2.3.3 仿真研究Scholte波特性
    2.4 声矢量场特性研究
        2.4.1 具有弹性海底Pekeris模型的振速场
        2.4.2 声矢量场中声压和振速的联合处理
        2.4.3 声矢量场特性的仿真研究
    2.5 本章小结
第3章 利用地声信号对爆炸声源进行定位
    3.1 引言
    3.2 利用Scholte波频散特性对爆炸声源进行测距
    3.3 利用垂直波阻抗对爆炸声源进行定位
        3.3.1 粒子滤波原理
        3.3.2 仿真结果分析
    3.4 实验数据验证
        3.4.1 利用频散特性进行测距验证
        3.4.2 利用垂直波阻抗进行定位验证
    3.5 本章小结
第4章 利用舰船辐射噪声对舰船进行定位
    4.1 引言
    4.2 舰船辐射噪声的噪声谱及仿真建模
    4.3 利用辐射噪声对舰船定位
        4.3.1 定位原理
        4.3.2 仿真分析
        4.3.3 实验数据验证
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(6)近浅海中被动声呐目标探测关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究历史与现状
        1.2.1 多目标高分辨方位估计问题研究进展
        1.2.2 海面干扰抑制问题研究进展
        1.2.3 水面水下目标分类问题研究进展
    1.3 研究思路与内容结构安排
        1.3.1 论文研究思路
        1.3.2 研究内容与结构安排
第2章 基于阵列扩展原理的高分辨方位估计方法研究
    2.1 引言
    2.2 改进的逆波束形成
        2.2.1 逆波束形成原理
        2.2.2 逆波束形成的改进方法
    2.3 仿真与实验数据分析
        2.3.1 仿真数据验证
        2.3.2 海试数据验证
    2.4 本章小结
第3章 基于频率分集的高性能方位估计方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于频率分集方位估计的基本原理
    3.3 基于频率分集的线列阵方位估计研究
        3.3.1 基于阵元内插的频率分集方位估计研究
        3.3.2 基于阵元外推的频率分集方位估计方法研究
        3.3.3 仿真与实验数据分析
    3.4 基于频率分集的双阵元方位估计研究
        3.4.1 传统双阵元方位估计算法
        3.4.2 双阵元频率分集技术
        3.4.3 仿真与实验数据分析
    3.5 本章小结
第4章 基于互质阵的方位估计方法研究
    4.1 引言
    4.2 被动声呐中互质阵技术研究
        4.2.1 基本原理
        4.2.2 三种算法的仿真分析
    4.3 互质阵上的频率分集算法
        4.3.1 频集互质原理
        4.3.2 仿真与实验数据分析
    4.4 本章小结
第5章 基于模态特征的水面干扰抑制技术研究
    5.1 引言
    5.2 浅海波导条件下的传播特性研究
        5.2.1 模态分布特征
        5.2.2 频散特征及卷绕变换研究
    5.3 基于模态分解的干扰抑制技术研究
        5.3.1 垂直阵模态分解及匹配模原理
        5.3.2 基于垂直阵的水面干扰抑制仿真研究
    5.4 基于水平圆阵的干扰抑制
        5.4.1 圆阵模态域波束形成
        5.4.2 模态强度可提取性分析
        5.4.3 水面干扰抑制及仿真研究
    5.5 本章小结
第6章 水面水下目标分辨技术研究
    6.1 引言
    6.2 基于水平线阵的分辨技术
        6.2.1 线阵模态域波束形成
        6.2.2 模态匹配算法
        6.2.3 仿真研究
    6.3 基于F-K域特征的分辨技术
        6.3.1 f-k域特征
        6.3.2 仿真及实验数据研究
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(7)基于稀疏分解理论的三维被动定位研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容和章节安排
第2章 稀疏分解理论
    2.1 引言
    2.2 稀疏分解理论
        2.2.1 欠定线性系统与正则化
        2.2.2 稀疏性
        2.2.3 稀疏分解模型
    2.3 稀疏分解算法
        2.3.1 正交匹配追踪算法
        2.3.2 基追踪算法
    2.4 本章小结
第3章 基于稀疏分解的空间谱估计
    3.1 引言
    3.2 空间谱估计理论
        3.2.1 空间谱估计数学模型
        3.2.2 阵列输出协方差矩阵
        3.2.3 空间谱估计常见算法
    3.3 基于稀疏分解理论的空间谱估计
        3.3.1 基于稀疏分解理论的空间谱估计模型
        3.3.2 窄带声源处理
        3.3.3 宽带声源处理
        3.3.4 多目标估计
        3.3.5 算法性能分析
    3.4 本章小结
第4章 基于稀疏分解的匹配场定位
    4.1 引言
    4.2 海洋声传播模型
    4.3 匹配场定位
        4.3.1 匹配场处理数学模型
        4.3.2 匹配场定位流程
        4.3.3 窄带匹配场处理器
        4.3.4 宽带匹配场处理器
    4.4 基于稀疏分解的匹配场源定位
        4.4.1 稀疏分解匹配场定位数学模型
        4.4.2 窄带声源处理
        4.4.3 宽带声源处理
        4.4.4 算法性能分析
    4.5 失配影响分析
        4.5.1 海水声速剖面失配
        4.5.2 沉积层参数失配
        4.5.3 底质参数失配
    4.6 本章小结
第5章 实验数据处理
    5.1 实验介绍
        5.1.1 S5 实验
        5.1.2 海洋环境参数
    5.2 多普勒修正
    5.3 基于稀疏分解理论的三维定位
        5.3.1 窄带声源
        5.3.2 宽带声源
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

(8)数字化电子侦察接收机宽带侦收与处理技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
缩略语表
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究意义
    1.3 国内外研究现状与发展趋势
        1.3.1 电子侦察卫星现状与发展
        1.3.2 宽带数字接收机技术发展
        1.3.3 超宽带模拟信息转换器技术发展
    1.4 论文的主要工作及结构安排
第二章 基于多路并行的接收机宽带采样技术研究
    2.1 引言
    2.2 时间交叉采样技术研究
        2.2.1 TIADC采样原理
        2.2.2 TIADC常规失配分析
        2.2.3 TIADC缺点与其他失配分析
    2.3 混合滤波器组采样技术研究
        2.3.1 HFB采样原理
        2.3.2 HFB与 TIADC的关系
        2.3.3 HFB优缺点分析
    2.4 模拟信道化同步变频采样技术研究
        2.4.1 模拟信道化同步变频采样原理分析
        2.4.2 模拟信道化同步变频采样仿真
        2.4.3 模拟信道化同步变频采样特点与失配分析
    2.5 一种基于频谱折叠的新型双通道采样技术
        2.5.1 基于谐波混频的频谱折叠
        2.5.2 基于数字混频的折叠频谱恢复处理
        2.5.3 频谱折叠双通道采样原理仿真
        2.5.4 失配分析与校正
    2.6 本章小结
第三章 宽带电子侦察数字接收机实时处理技术研究
    3.1 引言
    3.2 宽带数字正交解调技术研究
        3.2.1 传统模拟和数字正交解调
        3.2.2 免混频数字正交解调
    3.3 线性相位FIR滤波器的并行处理技术研究
        3.3.1 基于多相滤波的FIR滤波器并行处理结构
        3.3.2 一种基于数据抽取和流水线运算的并行FIR滤波器优化结构
        3.3.3 一种基于双路并行滤波的滤波器内插结构
    3.4 宽带接收机的数字下变频窄带抽取处理技术研究
        3.4.1 基于多相滤波的宽带数字下变频结构优化设计
        3.4.2 一种频率和带宽可调的数字下变频结构设计
        3.4.3 宽带接收机实现窄带接收机功能的性能分析
    3.5 基于宽带实时频谱分析的信号处理技术研究
        3.5.1 一种基于时间抽取的并行FFT实时处理结构
        3.5.2 频域检测与频率模板触发
        3.5.3 基于频谱概率的数字荧光技术
        3.5.4 基于FFT的频域参数实时测量
    3.6 本章小结
第四章 基于NYFR的超宽带接收机技术研究
    4.1 引言
    4.2 NYFR原型结构分析
        4.2.1 基于调制脉冲本振的NYFR原型结构
        4.2.2 NYFR结构输出信号特征分析
        4.2.3 NYFR输出噪声特性分析
    4.3 基于谱峰搜索的NZ参数估计
        4.3.1 NYFR对频谱的影响分析
        4.3.2 基于频谱峰值法的NZ估计算法
    4.4 一种双通道NYFR改进结构
        4.4.1 双通道NYFR结构
        4.4.2 基于双通道NYFR的信号参数估计
        4.4.3 仿真与分析
    4.5 本章小结
第五章 NYFR截获的LFM信号参数估计方法研究
    5.1 引言
    5.2 基于特定间隔瞬时自相关的参数估计算法
        5.2.1 整本振周期瞬时自相关法
        5.2.2 半本振周期瞬时自相关法
    5.3 基于时频边界拟合的参数估计算法
        5.3.1 LFM/SFM复合调制信号时频分析方法研究
        5.3.2 基于时频边界直线拟合的参数估计
    5.4 基于奇异值分解的参数估计算法
        5.4.1 基于奇异值分解的调频斜率估计
        5.4.2 基于黄金分割法的快速搜索方案
    5.5 性能仿真与横向对比
    5.6 本章小结
第六章 宽带电子侦察接收机工程实现
    6.1 引言
    6.2 一种基于宽带实时频谱分析的小型化电子侦察系统实现
        6.2.1 整体设计
        6.2.2 基于FPGA的电磁频谱态势监视实现
        6.2.3 辐射源信号参数特征实时提取处理
    6.3 一种超宽带电子侦察系统实现
        6.3.1 整体设计
        6.3.2 基于FPGA的中频直接采样硬件设计
        6.3.3 基于宽带扫频的监视和宽带控守相结合的信号侦收技术
    6.4 NYFR工程实现方法探究
        6.4.1 原型结构实现中的非理想因素分析
        6.4.2 一种易实现的基于复合本振的NYFR实现结构
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 论文主要工作及创新点总结
    7.2 下一步的工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
作者在学期间参加的科研项目

(9)不充分海洋环境参数下目标定位技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 本课题研究背景及意义
    1.2 水下目标定位技术的研究现状
        1.2.1 以匹配场为代表的被动目标定位研究现状
        1.2.2 不充分环境参数下水下目标定位技术研究进展
    1.3 本文研究内容
第二章 水声传播模型
    2.1 水声传播模型的理论基础
        2.1.1 波动方程
        2.1.2 定解条件
    2.2 简正波模型
    2.3 波数积分模型
        2.3.1 波数积分模型的基本理论
        2.3.2 基于FFP积分的数值求解
    2.4 Green函数的模式展开及数值特例分析
        2.4.1 仿真1:Green函数峰值与简正波激发强度
        2.4.2 仿真2:声场的空间采样间隔对Green函数估计的影响
        2.4.3 仿真3:声场的空间采样总长度对Green函数估计的影响
    2.5 小结
第三章 匹配场目标定位
    3.1 匹配场处理基本理论
        3.1.1 信号数学模型
        3.1.2 典型匹配处理器
        3.1.3 宽带匹配场处理
    3.2匹配场处理仿真实验
        3.2.1 静态目标定位
        3.2.2 运动目标跟踪定位
    3.3 环境参数失配对匹配场定位性能的影响
        3.3.1 水深失配对匹配场定位性能的影响
        3.3.2 声速剖面失配对匹配场定位性能的影响
        3.3.3 海底底质参数失配对匹配场定位性能的影响
    3.4 SWellEx-96 试验数据匹配场处理
        3.4.1 SWellEx-96 试验环境及条件
        3.4.2 匹配场目标定位处理
    3.5 小结
第四章 不充分环境参数下的水下目标测距和测深方法
    4.1 目标速度估计
        4.1.1 目标速度估计的理论基础
        4.1.2目标速度估计的仿真实验
    4.2 目标深度估计
        4.2.1 目标深度估计的理论基础
        4.2.2目标深度估计的仿真实验
    4.3 目标速度、距离及深度的联合估计
    4.4 SWellEx-96 试验数据目标定位
        4.4.1 目标径向速度估计结果
        4.4.2 目标深度及距离估计结果
    4.5 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(10)海底固定阵匹配场定位算法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景和意义
    1.3 匹配场声源定位技术发展概况
    1.4 本文主要研究内容
第二章 水声传播理论和匹配场技术
    2.1 声传播理论基础
        2.1.1 波动方程的导出
        2.1.2 波动方程的定解条件
    2.2 简正波模型
        2.2.1 理论推导
        2.2.2 模型数值计算
        2.2.3 基于简正波理论的Kraken程序
    2.3 其他传播模型
        2.3.1 射线理论模型
        2.3.2 抛物方程模型
        2.3.3 波数积分模型
    2.4 匹配场技术
        2.4.1 匹配场技术概述
        2.4.2 匹配处理器
        2.4.3 宽带匹配处理器
    2.5 本章小节
第三章 匹配场定位算法关键技术研究
    3.1 垂直阵匹配场定位算法
        3.1.1 垂直阵匹配场定位算法流程
        3.1.2 垂直阵匹配场定位算法仿真
    3.2 海底水平阵匹配场定位算法
        3.2.1 海底水平阵匹配场定位算法
        3.2.2 仿真条件
        3.2.3 仿真结果
    3.3 海底水平阵定位方位角误差分析
        3.3.1 方位角误差情况下相关幅度模型
        3.3.2 方位角误差对匹配场模糊平面的影响
        3.3.3 方位角误差在不同条件下对定位的影响
    3.4 本章小节
第四章 海上试验数据处理
    4.1 垂直阵试验数据处理
        4.1.1 SACLANT数据处理
        4.1.2 SWellEx-96 海试垂直阵数据处理
    4.2 海底水平阵试验数据处理
        4.2.1 海底水平阵试验基本情况介绍
        4.2.2 海底水平阵试验数据处理及结果
    4.3 本章小节
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

四、噪声及失配条件下匹配处理器的定位性能分析和比较(论文参考文献)

  • [1]基于矩阵特征分解的水下声源匹配场定位[J]. 魏尚飞,韩东,张海勇,贺寅. 舰船科学技术, 2021(19)
  • [2]环境扰动约束下的稀疏贝叶斯定位方法[J]. 王奇,王英民,魏志强. 声学学报, 2020(04)
  • [3]基于稀疏贝叶斯学习的声源定位技术研究[D]. 金睿. 东南大学, 2020
  • [4]波导环境下矢量水听器定位技术研究[D]. 闫福平. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
  • [5]利用地声进行水中目标被动测距的可行性研究[D]. 刘亚琴. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
  • [6]近浅海中被动声呐目标探测关键技术研究[D]. 李鹏. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
  • [7]基于稀疏分解理论的三维被动定位研究[D]. 王顾彬. 哈尔滨工程大学, 2019(09)
  • [8]数字化电子侦察接收机宽带侦收与处理技术研究[D]. 李涛. 国防科技大学, 2018
  • [9]不充分海洋环境参数下目标定位技术研究[D]. 程壮. 国防科技大学, 2017(02)
  • [10]海底固定阵匹配场定位算法研究[D]. 张志通. 国防科技大学, 2017(02)

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噪声和失配条件下匹配处理器定位性能分析比较
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