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主动声呐混响模型与抗混响信号处理

孙文俊  
【摘要】:本论文研究并分析了主动声呐混响模型以及抗混响信号处理。在已有的瑞利分布混响统计模型基础上,本文着重研究了非瑞利分布混响统计模型。通过对非瑞利分布混响统计模型的仿真和分析,本文提出了抗混响的两种基本途径:一是设计一个更好的主动声呐发射波形,以提高目标分辨能力;二是改善抗混响信号处理算法。论文的工作主要包括以下几个方面: 1.目前许多主动声呐系统通过发射宽带信号来改善距离分辨率、采用波束形成技术来增加信混比和方位分辨率,这会导致混响的统计模型不再服从瑞利分布。针对这一现象,论文分析并比较了非瑞利分布模型与瑞利分布模型的区别,验证拖尾现象对接收机工作性能的影响。 2.基于经典的统计检测理论,论文针对非瑞利分布混响背景下的信号检测进行了深入的研究,计算出几种典型混响统计分布模型下的接收机工作特性曲线,进一步验证了非瑞利分布混响对接收机工作性能的影响。 3.通过对非瑞利分布混响统计模型的仿真和分析,可以发现,要提高抗混响能力,必须要从和混响有直接关系的因素出发,也就是发射信号。因此本文还讨论了目前常用的单频脉冲信号和线性调频信号,计算其模糊度函数,讨论其时间分辨率和频率分辨率。此外,还研究了超低频大时间的几何梳状波形,也比较了其模糊度函数和分辨率。得出该波形具有非均匀的频率间隔,它可以提高频率分辨性能。 4.最后主要讨论了抗混响信号处理的另外一个途径,即抗混响信号处理算法。本文先基于单元散射体模型对混响信号的时频模型进行了仿真,然后利用此模型,对其进行分段预白化处理。仿真研究了白化前后的接收机工作特性曲线,结果表明预白化处理可以提高信混比约3~5dB。


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