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分布式相控MIMO声纳探测及实验研究

作　者: 李斯
导　师: 潘翔
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 声纳发-收互动分布式相控MIMO 实验研究
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 28次
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内容摘要

随着海洋运输业的大力发展和航船的增多,主动声纳在浅海及近岸海域探测面临新的挑战：干扰数目是目标数目的一千倍,噪声能量是信号能量的一千倍。随着多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术在雷达领域的快速发展,MMO声纳关键技术成为新的研究热点。本文首先分析了水声信道的时延扩展和多普勒扩展特性,然后在自由场和波导环境下,利用平面波模型和简正模模型分别对其进行表征。针对主动声纳探测主要面临抗混响的问题,采用时反处理抑制混响。为了提高目标的空-时分辨力,提出了宽带集中式MIMO处理模型,设计了适合于水声信道的正交波形。进一步,利用常规相控阵声纳相干处理的思想,提出了分布式相控MMO声纳处理框架,增强对弱目标的检测能力。面对浅海波导环境,利用发-收互动技术获得MMO处理所需的高回混比。主要研究成果包括：1)提出了基于发-收互动的宽带分布式相控MMO空时处理模型,并定量分析了其检测性能；2)面对浅水波导环境,设计了基于时反聚焦的分布式MMO探测实验系统,实现回混比增强；3)莫干山湖上实验结果表明分布式相控MIMO声纳系统的探测性能优于传统相控声纳,以及基于时反聚焦的分布式MMO声纳系统的潜力。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-12
  1.3 研究内容及创新点  12-15
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 主要创新点  13-15
第2章 MIMO声纳探测基本问题  15-47
  2.1 水声信道表征  15-18
    2.1.1 自由场环境  15-16
    2.1.2 波导环境  16-18
  2.2 混响及混响抑制  18-35
    2.2.1 混响产生原因  18-20
    2.2.2 常规声纳抑制混响办法  20-35
  2.3 匹配滤波与GLRT检测器设计  35-46
    2.3.1 波束形成  36-41
    2.3.2 面对FFD/TSD信道的匹配滤波  41-43
    2.3.3 GLRT检测器设计  43-46
  2.4 本章小结  46-47
第3章集中式MIMO声纳处理框架  47-53
  3.1 集中式MIMO空时信号模型  47-50
  3.2 高分辨率特性分析  50-52
  3.3 本章小结  52-53
第4章分布式MIMO声纳处理框架  53-81
  4.1 分布式MIMO空时信号模型  53-62
    4.1.1 分布式MIMO系统信号模型  53-55
    4.1.2 分布式MIMO系统性能分析  55-62
  4.2 相控MIMO声纳系统模型  62-68
  4.3 发-收互动分布式相控MIMO声纳检测器性能分析  68-73
  4.4 分布式时反MIMO声纳信号模型及性能分析  73-80
    4.4.1 分布式时反MIMO声纳信号模型  73-76
    4.4.2 分布式时反MIMO检测器设计  76-80
  4.5 本章小结  80-81
第5章 MIMO探测实验研究  81-121
  5.1 集中式MIMO声纳高分辨率湖上实验研究  81-91
    5.1.1 湖上实验环境及系统构成  81-82
    5.1.2 实验数据分析  82-91
  5.2 分布式MIMO声纳探测湖上实验研究  91-119
    5.2.1 基于发-收互动的分布式相控MIMO探测实验  92-111
    5.2.2 基于时反发射聚焦的MIMO声纳探测实验  111-119
  5.3 本章小结  119-121
第6章总结与展望  121-123
  6.1 研究总结  121-122
  6.2 研究方向展望  122-123
参考文献  123-127
作者简介  127

分布式相控MIMO声纳探测及实验研究

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