多子阵子空间拟合波达方向估计

提出了考虑阵元互耦的子空间拟合波达方向估计方法。用一带状、对称Toeplitz矩阵对均匀线阵的互耦矩阵建模。根据互耦矩阵自由度,去除部分两边阵元,研究了子空间拟合算法中ESPRIT算法的理论性能。在大快拍的情况下,均匀线阵的MCLS-ESPRIT算法的角度估计误差是一个零均值的联合高斯分布,同时给出了分布的协方差表达式。由方差的数值计算可知,在阵元数和信源数确定的情况下,存在估计标准差最小的子阵;与不存在互耦的理想情况相比,除了估计标准差少许增加外,性能接近。本文的方法已应用于高分辨率测深侧扫声呐,获得了好结果。在声呐阵阵元数增加的条件下,用本文的方法,能抑制均匀线阵的互耦的影响。     

独立脉冲对谱矩估计方法

假设信号和噪声是独立的平稳彩色高斯过程,本文用独立脉冲对噪声抵消法的自回归谱矩估计值(PPARNC)和协方差函数谱矩估计值(PPCNC)以及独立脉冲对最大似然法的自回归谱矩估计值(PPARML)和协方差函数谱矩估计值(PPCML)分析了信号的频率估计值和带宽估计值、即一阶谱矩和二阶谱矩估计值的均值和方差。分析表明,PPARNC和PPCNC均优于PPARML和PPCML,其中PPARNC明显优于其它方法。     

松木尖劈吸声性能研究

在声脉冲管中研究了圆锥和圆劈的松木水声吸声材料,发现:1)吸收性能随浸水时间作无规则变化,一般讲来时间长的性能较好;2)圆锥尖劈的吸收截止波长λ_0(?)0.4—0.6L_1,与用W.K.B.近似求出的值相近;3)当总长度L=20厘米时,圆锥尖劈的最佳比值L_1/L=0.7,截止频率f_0=10千赫,圆劈的L_1/L=0.9,f_0=10千赫;4)大面积松木尖劈测试结果与管中数据基本符合.文中报导了松木的复声速.长为20匣米的松木尖劈宜用做水池的消声材料.     

运动介质反向散射过程的Wigner-Ville谱分析

WV谱由对应于介质静止时的频谱与对应于介质运动引起的附加贡献的频谱卷积构成。运动的附加贡献使得回波的频谱发生频移、谱峰分裂、展宽和不对称。随着运动不平稳性的增加,谱峰可以是单峰、三峰和双峰,这相应于运动的准平稳区、不平稳区和强不平稳区。     

接近非相干水声通信信道容量的信号处理算法

恶劣情况下的非相干水声通信信道模型为随机相位Rayleigh衰落,推导了该模型的信道容量曲线。为实现接近非相干信道容量的可靠通信,提出多进制低密度校验码(LDPC)和恒重码级联码的多进制非相干概率域迭代处理算法。在信道幅度和相位完全未知的情况下,根据矩估计得到信号和噪声频点幅度的统计参量,进而得到恒重码的码字后验概率,再对多进制LDPC码进行因子图迭代译码。仿真证明本算法与现有的最大能量检测非迭代译码算法相比,与信道容量曲线的差距从4.5dB缩小至1.5dB。给出了实际海试湖试通信效果,频段为6~10kHz,数据速率为357bps,海试时近似垂直通信距离为5km,湖试时水平通信距离近3km、多径超过50mS,两种情况下无差错通信的信噪比门限为2dB,验证了本算法的优势。      

载人潜水器“蛟龙”号的水声通信信号处理

蛟龙号的水声通信机实现了世界上首次7000 m深度的潜器与母船间的图像、语音、数据和文字的水声通信传输。研究了适用于载人潜水器的水声通信信号处理。(1)它有4种通信功能:1)相干水声通信,传输速率为5~15 kbps,用于传输图像;2)非相干水声通信,传输速率300 bps,传输文字、指令和数据;3)扩频水声通信,传输速率16 bps,传输指令;4)水声语音通信,采用单边带调制技术传输语音。(2)相干水声通信信号处理方法主要是自适应多普勒补偿的多通道自优化判决反馈自适应均衡器,它与Turbo码级联工作,同时采用定长编码的小波图像压缩方法。(3)声呐线阵吊放至水中一定深度,实现空间分集合并技术。(4)太平洋水域试验表明,水声通信机的作用距离几乎覆盖了所有地球海洋的深度,7s或14s传输一幅光图或声图。      

EVOLUTIONARY SPECTRA OF BACKSCATTERING WAVE IN MOVING MEDIUM

In this paper,we discuss the backscattering wave of sonar,radar and sodar in moving medium,which is anon-stationary stochastic process even if its energy attenuation is compensated.The evolutionary spectra are agood approach to describe it,both the non-stationary factor A_t(ω) and the characteristic width B_L aresignificant.When the time interval corresponding to the volume element of the scatterers is smaller than B_L,we can suppose that the power spectrum displays a single hump characteristic,and when it is larger than B_L,we may use the power spectrum which displays a bi-hump characteristics.The transmitted signal which hasslow varing ambiguity function can reduce the effect of A_t,(ω).     

双参数自适应格形滤波器的随机收敛特性

本文用矩阵特征值摄动理论、算子谱范数和不动点原理研究了双参数自适应格形滤波器的随机特性。双参数相对差值‖△_(nst)‖是重要的因子。得到如下结论:1.元算子均值的奇值在半径正比于‖△_(nst)‖的圆内变化,‖△_(nst)‖不但改变奇值的大小,还改变它的方向;2.元算子均方值的特征值在半径正比于‖△_(nst)‖的圆内变化;3.步距β_m的取值比单参数的情形更为严格;4.不存在零失调,它在以单参数时的失调为中心,长度正比于‖△_(nst)‖的区间内变化;5.失调与阶数N的关系既不是线性的,也不是指数的,基本上介于两者之间;6.确定性信号的收敛速率慢于不相关信号的速率。     

EVOLUTIONARY SPECTRA OF NON-STATIONARY UNDERWATER SOUND REVERBERATION PROCESS

In this paper,we discussed the underwater sound reverberation of moving medium,which is anon-stationary stochastic process even after compensating its energy attenuation.Evolutionaryspectra is introduced,and the non-stationary properties are described by a non-stationary factor anda characteristic width.We assumed that the Doppler shift is a stationary normal process or a normaladditive process and obtained the evolutionary spectra.After compensating the energy attenuation,a non-stationary sound reverberation can be expressed as a product of a deterministic time functionand a stationary stochastic function.The bi-hump in power spectrum is due to the non-stationarityand the non-homogeneity of the medium motion.When we use the estimation ν.i.e.the meanDoppler shift of a stationary process to estimate the mean Doppler shift of a non-stationary rever-beration process,the estimation ν is a biased one.     

非平稳水声混响过程的自适应谱估计

声多普勒流速剖面仪（ＡＤＣＰ）信号是一非平稳水声混响过程。我们用自适应格形滤波器估计它的谱。应用了三种程序，它们分别是随机梯度（ＳＧ）、快速卡尔曼滤波（ＦＫ）和递归最小二乘（ＲＬＳ）。在最佳参数的情况下给出了学习曲线。由这些学习曲线我们认为ＲＬＳ是最好的。它的收敛速度可与ＦＫ相比拟。但它的均方误差（ＭＳＥ）较小。用ＲＬＳ程序估计了ＡＤＣＰ信号的谱。随着运动介质非平稳性的增加，功率谱峰的数目可以是一、三或二，它们分别相应于介质运动的准平稳区、非平稳区或强非平稳区。这些与运动介质演化谱理论和Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ谱理论一致。在这些理论中，非平稳因子Ａ和特征宽度Ｂ两个都重要。当相应于散射体容积元的时间间隔Ｔ小于Ｂ时，可以设功率谱显示单峰特征，当Ｔ在Ｂ附近时，功率谱中有三个峰，当Ｔ大于Ｂ时，可以采用有两个峰的功率谱。