【正文】 的研究有著 特別重要的作用 。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他 人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式 標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯 文原文（復(fù)印件）次序裝訂 IV 摘 要 本設(shè)計(jì) 介紹 的是 一種相干分布式目標(biāo)模型的聲成像理論和方法。 關(guān)鍵詞： 分布式目標(biāo)； DSPE； Matlab 仿真 V Abstract This paper discusses the theory and method of target acoustic imaging based on the coherent distributed sources model． Considering the need of underwater distributed source imaging，acoherent echo model is created by analyzing the unique features of targets and then the DSPE method of distributed source imaging is provided to process the target echo of target analysis for matlab simulation is pleted,its result plying with the theoretical analysis， to prove the effectiveness of the distributed sources imaging method． The target imaging provides technical support for underwater detection to locate objects accurately and quickly． The research results show that they are valuable to the theoretical and methodological research of target imaging based on tlle distributed sources model． Keyword: Distributed target。 聲成像通過某些 處理方法對 目標(biāo)的聲圖像處理， 進(jìn)而 形成由主要亮點(diǎn)構(gòu)成的目標(biāo)偽圖像，獲取 了 較為完整的目標(biāo)空間信息和 一些 細(xì)節(jié) 的 描述?；诜植际侥繕?biāo)參數(shù)估計(jì)理論，利用均勻線陣列接收目標(biāo)的反射回波，然后 再 運(yùn)用 一些 相對的 方法 去 解決 ，提取目標(biāo)特 性，進(jìn)行計(jì)算并且 進(jìn)行 仿真， 對目標(biāo)進(jìn)行 聲成像，為探測體實(shí)施精確探測及定位 展現(xiàn)了 一種全 新 的 方法。因此，研究分布式 目 標(biāo)回波 特性的仿真與 識別的辦法，有利于 提升目標(biāo)識別與電子反對抗的性能。然而隨著 聲技術(shù)的發(fā)展，迅速發(fā)展 迅速 的還有 對抗和飯對抗技術(shù)對抗和飯對抗技術(shù) ， 還有很多 人工對抗干擾器材在模擬潛艇或潛艇的輻 射噪聲、反射回波、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等一系列目標(biāo)特征方面取得了相當(dāng)明顯 的進(jìn)步 。 目標(biāo)聲成像 研究的歷史和現(xiàn)狀 目標(biāo)識別時(shí)在第一次世界大戰(zhàn)末期隨著聲吶技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息檢測等技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來 的。當(dāng)然我國也是一個(gè)海洋大國，我國領(lǐng)海面積 300萬平方公里海岸線長 萬公里長水產(chǎn)資源十分豐富。 本文的內(nèi)容安排 本文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排如下： 第一章：緒論簡單介紹了 分布式目標(biāo)聲成像 的 研究背景 。 本文最后總結(jié)了全文的內(nèi)容，分析了論文中 的不足之處 ，并對 非對稱 分布式目標(biāo)聲成像方法 研究做出一系列 的展望 。 分布式 目標(biāo)的特征信息 包括 分布式 目標(biāo)的位置 情況 ，例如： 分布式 目標(biāo)的距離、方位角、府仰角和徑向速度等，以及 分布式 目標(biāo)自身特征的狀況。多數(shù) 分布式 目標(biāo)表面都 有著 這 種 微小 的不規(guī)則散射， 從而 形成的散射波是 經(jīng)過 大量散射中心發(fā)出的散射波 的 集合 。 伴隨著 雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，人們 可以 利用寬帶信號技術(shù) 從而 獲 取 到分布式目標(biāo)散射中心在徑向距 離上的高分辨率， 然后 得到賴以對多散射中心目標(biāo)進(jìn)行分類的大量信息 ， 按照 一定的識別算法 能 對這些目標(biāo)進(jìn)行分類。因此，一般來說， σ 可以表示為 σij(q,F),式中 i 和 j 表示入射場和接受天線的極化方向，而 (q,F)則表示球坐標(biāo)下的視角。 目標(biāo)多散射中心的距離 成 像模型 雷達(dá)日標(biāo)散射 的特性可用一組散射中心類似于以 散射中心 為 基本 的 分布式 目標(biāo)模型表示為： （ 21） 式中， )()( tm? 是對 )(t? 的 m階微分； P 是目標(biāo)上散射中心的個(gè)數(shù)； 21,mm 是各散射中心的微分或積分的階數(shù)； pmx 是各散射中心的幅度； pt 各散射中心的時(shí)延； 因?yàn)?分布式 目標(biāo) 的 時(shí)延直接與 分布式 目標(biāo)徑向 的 距離成比例，因此，此“沖擊響應(yīng)”也即目標(biāo)散射中心距離像，對應(yīng) )(tx 的目標(biāo)頻率響應(yīng)為 （ 22） 注意到式（ 21）與式（ 22）中第一部分所斯能夠以的目標(biāo)沖擊沖擊響應(yīng)的細(xì)微差異； 在這通過在時(shí)域 中 引入 )(tm? ，對應(yīng)的在頻域表明了 分布式 目標(biāo)上各個(gè) 散射中心 伴隨頻率的變化。但是 擴(kuò)展目標(biāo)潛艇進(jìn)行這樣的簡化 , )()( )(1 21pmppmmm p ttxtx m ?? ? ?? ?? ? ? ?? ???? pp m mm pmpm jwtpejwxw 1 )(21)()()(蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 對 分布式 目標(biāo)回波 的描述是不完善的。 經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn) 證明 ,在高頻 的 情況下 , 任一分布式目標(biāo)回波都是由若干個(gè)子回波加權(quán)相加 而成的 , 每個(gè)子回波都被看做 是從某 一 個(gè)散射點(diǎn)發(fā)出的 , 這個(gè)散射點(diǎn)就是亮點(diǎn)。前者在目標(biāo)上有 著 相對 固定 的 位置 , 它的 目標(biāo)強(qiáng)度是入射聲波的照射角和俯仰角的函數(shù) ,它主要是由 分布式 目標(biāo)的幾何形狀決定。隨研究的深入， 單一 點(diǎn)目標(biāo) 亦或是 多亮點(diǎn) 分布式 目標(biāo)模型在 相當(dāng)多 的場合下 很難 準(zhǔn)確 的描述 有關(guān)目標(biāo)的特性， 考察者 們 只能 試采用更 復(fù)雜的信號模型。用面元法分析連續(xù)散射型目標(biāo)回波的最大障礙在于難于得到復(fù)雜形狀目標(biāo)回波的解析解，如果采用數(shù)值計(jì)算，則計(jì)算量通常很大。 而且 不 能 同分布源的能量擴(kuò)展在觀測空間中 經(jīng)常 有 著 重疊，使得分布源信號在空間中不 能夠 滿足稀疏分布的特 點(diǎn) 。這些年以來，伴著造船技術(shù)有著 長足的 進(jìn)步，安靜型潛艇輻射澡聲改變 的已經(jīng)非常 低 了 ，要想探測到低頻澡聲線譜， 越來越長 的 線列陣被創(chuàng)造 ， 隨之 而來的 陣元數(shù)也日益增多，線列陣聲納 技術(shù) 的 發(fā)展也得到了長足的進(jìn)步 。歷經(jīng)了 90 多年的演變，拉扯 線列陣聲納 的 孔徑從 4 倍波長 發(fā)生 到超過 100 倍波長，動(dòng)態(tài)范圍從 60dB 增加到 120dB。就在這時(shí)，全新 的 戰(zhàn)術(shù)拉扯 式聲納由 EXO 公司開發(fā)出 ，型號為 AN18。在拖曳 double 線列陣聲納出現(xiàn)使， single線列陣遇到 了 很多 關(guān)于 信號處理 方面 的 問題，自 從拖線 double 列陣聲納問世 ，類似 的 問題依舊 還 是聲納 重中之重 的 研究 ，而且伴著戰(zhàn)術(shù)區(qū)域從深海到淺海的轉(zhuǎn)移，安靜型潛艇橫空出世，拖曳式線列陣探測弱目標(biāo)信號 有了 更加嚴(yán)格 的性能 要求。 如果按工作方式分 ，可以將它分成 兩 類 ,被動(dòng)式和主動(dòng)聯(lián)合式，通常情況下安裝 在潛艇上的只是 被動(dòng)式聲納 ，被動(dòng)式拖曳線列陣聲納一般情況下可以 由一下這些 組成： （ 1） 線列陣 :接收目標(biāo)的輻射噪聲和目標(biāo)回波信號，由若干個(gè)水聽器按照一定的間距布放，并采取隔振措施 ,配備用于水下姿態(tài)監(jiān)視的傳感器模塊； （ 2） 拖曳收放系統(tǒng)拖曳布放和回收線列陣 ,包括拖纜和絞車； （ 3） 深度航向監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視線列陣在水下的深度和航向信息，以便得到水聽器陣列的姿態(tài)； （ 4） 信號處理系統(tǒng) :處理線列陣接收的各種信息，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的探測和相關(guān)參數(shù)估計(jì)； （ 5） 顯示 控制系統(tǒng)顯示信號處理系統(tǒng)的輸出結(jié)果，與其它系統(tǒng)進(jìn)行信息交換 ,并將控制命令下發(fā)給有關(guān)系統(tǒng)； （ 6） 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng) :存儲線列陣接收的數(shù)據(jù)。 從入射的距離區(qū)分 可以把它 為遠(yuǎn)長場和近場，在遠(yuǎn)場的情況下 分布式目標(biāo)能 夠 看成亮點(diǎn)；但是如 果 從能量 的角度 來 看 的話 ，亮點(diǎn)對回波 有很大 的奉獻(xiàn) ， 而另外 那些漫反射對回波的影響 可以 不予考慮 。體目標(biāo)回波的短時(shí)方位基本上隨時(shí)間 呈線性變化，即目標(biāo)的空間方位發(fā)生了方位擴(kuò)展。 等提出了信號子空間有效維數(shù)的概念，它實(shí)質(zhì)上也就是相關(guān)矩陣的大特征值個(gè)數(shù)。從聲學(xué)角度看，發(fā)出的聲波可看成球面波，假設(shè)傳播介質(zhì)是無限均勻介質(zhì)， 目標(biāo) 的距離為 R，則 目標(biāo) 表面的入射聲波為 )2(2 kRwtjr eRAp ?? ? （ 31） 這里 ?是角頻率， k 是波數(shù)， A 是發(fā)射信號的幅度。設(shè)發(fā)射信號為 )(ts ，目標(biāo)脈沖響應(yīng)為沖激，即 )()( tth ?? ，則回波為 )( kRwtji eRAp ?? （ 33） 式中， ? 是反射強(qiáng)度， R 是魚雷與 目標(biāo) 的距離， c 是聲波的傳播速度。超寬帶窄脈沖 的分辨率高，用它作為魚雷發(fā)射信號時(shí)，從目標(biāo)回波中可容易分辨出多亮點(diǎn)。 分布的 目標(biāo) 的縱向尺寸 比 于橫向尺寸 要 大得多，水平上的多亮 點(diǎn) 能夠被 分辨 出來 ，水平的多 量 點(diǎn)模 型 是 屬于魚雷反對抗 模型 中 的一種。 0?RO ，其中 0? 是目標(biāo)方位角， R 是到觀測點(diǎn)的距離，敵舷角為 ? ，目標(biāo)長度為 L 。在理想水聲信道中，每一亮點(diǎn)對信號的響應(yīng)為一個(gè)沖激函數(shù)，可用一個(gè)卷積模型來描述目標(biāo)回波，則回波信號為 ?? ?? ??????? N 1i iiN 1i ii )cr2t(s)t()t(s)t(h)t(s)t(e ???? （ 39） 式中 ， ir 是魚雷與潛艇第 i個(gè)亮點(diǎn)的距離， i? 是亮點(diǎn)反射強(qiáng)度，它與敵 舷角和目標(biāo)結(jié)構(gòu)及材質(zhì)有關(guān)，是敵舷角和位置坐標(biāo)的函數(shù)， c 是聲波的傳播速度 [11]。 基于子空間的 DSPE 參數(shù)估計(jì)方法 子空間方法是陣列信號處理中的重要方法，不僅適用于點(diǎn)信號源的情形，而且還可以推廣到分布式信號源參數(shù)估計(jì)。在 ? ?2/,2/2 ????L 中的內(nèi)積和范數(shù)定義為 ????? dssss jiji )()(, 2/ 2/ *??? （ 41） 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 cjici sss ,? （ 42） 這里 c 表示該函數(shù)為連續(xù)函數(shù)。對于固定的參數(shù)矢量 iy ，角密度函數(shù) )。 為了簡單起見，我們假定信源子空間 S 是 ? ?2/,2/2 ???L 上的閉合子空間。( iiii yys ?? ???? （ 415） 這里 i? 為第 i 個(gè)信號的隨機(jī)復(fù)包絡(luò)，那么，點(diǎn)目標(biāo)情形時(shí)的信源子空間為 ? ?)() , . . . ,( 1 qyyS p a nS ??? ???? （ 416） 對 ? ?)() , . . . ,( 1 qyySpan ?? ???? [13]進(jìn)行線性運(yùn)算 L 得到信號子空間 恰好符合點(diǎn)目標(biāo)時(shí)的信號