聲吶信號(hào)處理引論

內(nèi)容概要

　　聲吶是目前用來(lái)進(jìn)行水下觀測(cè)、定位、識(shí)別和通信的主要設(shè)備，它在海洋開發(fā)中日益得到廣泛的應(yīng)用；而聲吶工作狀態(tài)的優(yōu)劣，很大程度上取決于海洋水聲環(huán)境和聲吶信號(hào)處理技術(shù)。本書以簡(jiǎn)明扼要的方式，向讀者介紹聲吶信號(hào)處理的基本原理及一些具有實(shí)用價(jià)值的熱點(diǎn)課題。
本書內(nèi)容分為三篇：第一篇預(yù)備知識(shí)，介紹了聲吶信號(hào)處理中常用的基本知識(shí)，從信號(hào)與系統(tǒng)理論入手，進(jìn)一步介紹最佳估計(jì)與檢測(cè)理論：第二篇聲吶系統(tǒng)與波束成形理論，介紹了聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般概念，對(duì)波束成形和數(shù)字式聲吶的信號(hào)處理技術(shù)作了詳細(xì)的描述；第三篇，用專題選講的方式，針對(duì)水聲工程技術(shù)的特點(diǎn)，就人們感興趣的新技術(shù)和新概念作了簡(jiǎn)單介紹。
本書內(nèi)容廣泛、語(yǔ)言簡(jiǎn)練、層次分明，適合從事聲吶系統(tǒng)研究的設(shè)計(jì)師、工程技術(shù)人員，以及有關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員參閱，也可作為水聲專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的參考書。

書籍目錄

第一篇 預(yù)備知識(shí)
　第一章 概率論
　 一、樣本空間與概率
　 二、隨機(jī)變量與分布函數(shù)
　 三、隨機(jī)變量的數(shù)字特征
　 四、大數(shù)定理和中心極限定理
　 五、隨機(jī)過(guò)程簡(jiǎn)介
　 參考文獻(xiàn)
　第二章 信號(hào)與系統(tǒng)理論
　 一、信號(hào)與頻譜
　 二、線性系統(tǒng)
　 三、信號(hào)的非線性運(yùn)算
　 四、最佳估計(jì)理論與檢測(cè)理論介紹
　 參考文獻(xiàn)
第二篇 聲吶系統(tǒng)與波束成形理論
　第三章 聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般概念
　 一、聲吶系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)
　 二、聲吶方程
　 三、水聲信道
　 四、海洋噪聲
　 五、海洋中的混響
　 六、艦艇輻射噪聲
　 七、聲吶信號(hào)的最佳檢測(cè)問(wèn)題
　 三、圓陣與圓弧陣
　 四、加權(quán)與加檔
　 五、基元離散分布的空間基陣
　 六、連續(xù)分布的基陣
　 七、普通波束成形的實(shí)現(xiàn)
　 參考文獻(xiàn)
　第五章 數(shù)字式聲吶的信號(hào)處理
　 一、引言
　 二、采樣與分層
　 三、數(shù)字濾波
　 四、快速傅里葉變換(FFT)
　 五、數(shù)字多波束系統(tǒng)
　 六、時(shí)域上波束成形的新方法
　 七、頻域上的波束成形
　 八、自適應(yīng)波束成形
　 參考文獻(xiàn)。 第三篇 專題選講
　第六章 目標(biāo)方位角、距離和速度的估計(jì)
　 一、聲吶系統(tǒng)中的參數(shù)估計(jì)問(wèn)題
　 二、線陣與圓弧陣的分裂波束定向
　 三、互譜法精確定向系統(tǒng)
　 四、目標(biāo)測(cè)距與測(cè)速的實(shí)現(xiàn)
　 五、被動(dòng)測(cè)距聲吶原理
　 六、對(duì)目標(biāo)參數(shù)的自動(dòng)判決
　 七、水聲信道的起伏對(duì)主動(dòng)聲吶檢測(cè)的影響
　 參考文獻(xiàn)
　第七章 聲吶設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)模擬
　 一、系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬的必要性
　 二、隨機(jī)信號(hào)的模擬
　 三、聲吶環(huán)境場(chǎng)的模擬
　 四、波束成形的計(jì)算機(jī)模擬
　 五、后置積累的計(jì)算機(jī)模擬
　 六、其他常用算法
　 參考文獻(xiàn)
附錄
　1 常用數(shù)據(jù)
　2 1／K倍頻程
　3 速度換算
 4 長(zhǎng)度換算
 5 常用分貝換算
 6 正態(tài)分布
 7 sinc(x)函數(shù)表
 8 貝塞爾函數(shù)J0(x)和J1(x)
《現(xiàn)代聲學(xué)科學(xué)與技術(shù)叢書》已出版書目

章節(jié)摘錄

　　第五章 數(shù)字式聲吶的信號(hào)處理 數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)在雷達(dá)、聲吶、航天及通信等方面的廣泛應(yīng)用，促使這些領(lǐng)域發(fā)生了越來(lái)越大的變化。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理技術(shù)正逐步地由數(shù)字處理技術(shù)所代替。在理論方面已出現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理的專門學(xué)科，在實(shí)用方面則已研制了一批高速、實(shí)時(shí)的數(shù)字式設(shè)備。信號(hào)處理方式的改變必然帶來(lái)一些新的問(wèn)題，如采樣、分層、數(shù)字濾波及離散傅里葉變換等都對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)提出新的要求和不同于模擬處理的約束條件。熟悉數(shù)字信號(hào)處理的基本理論是設(shè)計(jì)一部合格的數(shù)字式聲吶的先決條件，但僅僅有這種理論還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)我們把數(shù)字信號(hào)處理的理論用于實(shí)際聲吶的設(shè)計(jì)時(shí)立刻會(huì)發(fā)現(xiàn)，數(shù)字式聲吶有自己許多獨(dú)特的地方。一些巧妙的設(shè)計(jì)思想，只有在對(duì)實(shí)際需要有深刻了解的基礎(chǔ)上才能體會(huì)到。本章我們將介紹數(shù)字式聲吶設(shè)計(jì)中所用到的一些基本的信號(hào)處理理論，并把重點(diǎn)放在實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。所以，不少地方我們將把理論結(jié)果放在具體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中來(lái)表達(dá)。一、引 言 聲吶技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬—數(shù)/模混合—數(shù)字這樣三個(gè)階段。20世紀(jì)60年代初期安德遜（Anderson）提出的數(shù)字多波束系統(tǒng)（digital multi—beam system，DIMUS）是一種簡(jiǎn)單的模、數(shù)混合系統(tǒng)【1，2]。它對(duì)輸入信號(hào)采用限幅處理，因而使得信號(hào)的延時(shí)、相加等運(yùn)算都變得非常簡(jiǎn)單，也便于構(gòu)成多波束系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在這種系統(tǒng)中初步顯示了優(yōu)越性。接著，安德遜等又研制了一種能抗一個(gè)點(diǎn)源干擾的迪卡諾系統(tǒng)（digital interference cancel null network equipment，DICANNE）【3】這種系統(tǒng)實(shí)際上已是自適應(yīng)波束成形的雛形，但它仍然是模、數(shù)混合的。這與當(dāng)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理理論的發(fā)展水平以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平有關(guān)。奈特（Knight）等認(rèn)為，在軍用聲吶制造工業(yè)中，現(xiàn)代高速數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用僅僅是近10～15年的事情【4】但其結(jié)果卻在聲吶系統(tǒng)中引起了巨大的變革。這就是對(duì)信號(hào)的模擬處理向數(shù)字處理的過(guò)渡；從人工的以硬件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)到自動(dòng)的以軟件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的過(guò)渡；從分離實(shí)現(xiàn)的子系統(tǒng)到集中的由中心計(jì)算機(jī)控制的集成系統(tǒng)的過(guò)渡。目前國(guó)外正在研制的是第四代數(shù)字式聲吶【5】，它是采用大規(guī)模集成電路和微處理機(jī)分系統(tǒng)的聲吶。據(jù)估計(jì)，更高級(jí)的第五代數(shù)字式聲吶將在20世紀(jì)80年代末至90年代初出現(xiàn)。

編輯推薦

　　《聲吶信號(hào)處理引論》內(nèi)容廣泛、語(yǔ)言簡(jiǎn)練、層次分明，適合從事聲吶系統(tǒng)研究的設(shè)計(jì)師、工程技術(shù)人員，以及有關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員參閱，也可作為水聲專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的參考書。

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