水下环境信息识别与传输技术研究

发布时间：2017-06-23 23:06

  本文关键词：水下环境信息识别与传输技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几十年来,水声探测技术对我国军事和民用领域方面的影响变得越来越大,运动目标探测作为水声领域的重要分支,目前的发展仍然存在一定的局限性。本课题主要研究对水下环境中的近距离目标进行测速、测距和测向的方法。探测信号采用混调频水声信号并结合分数阶傅里叶变换和阵列信号处理技术对回波进行信号处理。本文首先对水下环境的基本状况进行分析,研究声波信号在水声信道传播过程中的背景噪声干扰、多普勒效应。通过理论分析线性调频信号的特性,推广得到混调频信号这种新型的探测信号,并对信号性质及探测性能进行研究。其次,对分数阶傅立叶变换的原理进行研究,并基于研究线性调频信号分数阶傅里叶变换的基础上,对混调频信号的分数阶傅里叶变换性质进行研究,得出其最佳分数阶变换阶次,并利用最佳阶次进行推导计算得到回波信号的调频率参数和尺度变换因子,然后根据多普勒效应的原理,可以对水下运动目标进行速度参数估计。接着根据混调频信号在分数阶傅里叶变换域内会形成冲激的特点,提出利用回波信号在最佳分数阶傅里叶变换阶次下对应的分数阶域的聚焦点坐标对运动目标距离参数进行估计的方法。最后,对运动目标进行方位角度估计主要利用分数阶傅里叶变换对回波信号进行处理并滤波分离,再对分离后的带有目标方位信息的信号进行基于MUSIC(Multiple Signal Classification)算法的DOA(Direction of Arrival)估计,就可以得到回波信号的入射角,从而确定目标所处的方位。本文在利用混调频信号对水下近距离运动目标进行测速、测距和测向方法的研究基础上,提出回波信号最佳分数阶变换阶次分段区间搜索的方法,并进一步完成了对单个和多个目标进行测速和测距的方法验证。同时结合上述算法对混调频回波信号进行DOA估计处理,完成了多目标的回波入射角估计方法验证。最后结合水下运动目标参数估计方法进行水声探测系统的方案设计。
【关键词】：水下探测 参数估计 混调频信号 分数阶傅立叶变换
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB566
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究目的及意义9-11
• 1.2 水下探测技术研究现状11-14
• 1.3 课题主要研究内容14-16
• 第2章 水声环境及水声信号16-24
• 2.1 水下环境概述16-17
• 2.2 多普勒效应与多径效应17-20
• 2.2.1 多普勒效应17-19
• 2.2.2 多径效应19-20
• 2.3 水声探测系统分类及水声信号20-23
• 2.3.1 水声探测原理20-21
• 2.3.2 水声信号分类及性质研究21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 水下运动目标速度参数估计24-41
• 3.1 多普勒效应测速方法简介24-25
• 3.2 分数阶傅里叶变换的原理及应用25-31
• 3.2.1 分数阶傅里叶变换的定义25-26
• 3.2.2 分数阶傅里叶变换的数值计算26-28
• 3.2.3 混调频回波信号的FrFT分析28-31
• 3.3 基于混调频信号的水下目标测速方法31-40
• 3.3.1 探测目标速度参数估计与仿真32-35
• 3.3.2 多运动目标速度估计仿真35-39
• 3.3.3 运动目标速度估计抗干扰研究39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 水下运动目标距离参数估计41-49
• 4.1 运动目标测距方法简介41-42
• 4.2 基于混调频信号的运动目标距离估计42-47
• 4.2.1 运动目标的距离参数估计仿真42-44
• 4.2.2 多运动目标距离参数估计仿真44-47
• 4.3 本章小结47-49
• 第5章 水下运动目标方位角度估计49-58
• 5.1 波达方向估计技术49-50
• 5.2 基于混调频信号的DOA估计改进算法50-53
• 5.3 多目标回波入射角度估计仿真53-55
• 5.4 水下探测系统方案设计55-56
• 5.5 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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2 禹建;;水下目标回声信号的相关特性[J];声学与电子工程;2006年01期

3 姜永珉，郝新亚，冯海泓，惠俊英;水中目标二维亮点分布研究[J];声学学报;1997年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

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3 黄耀华;基于多调频信号的水下超声近距离运动目标探测[D];华南理工大学;2012年

4 葛贵勋;基于FPGA的机载毫米波防撞雷达信号处理技术研究[D];南京理工大学;2013年

5 柳艳;稀疏阵雷达正交波形设计与角度估计研究[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：476515