基于FDTD的水下分布式目標(biāo)建模和DOA估計(jì).pdf

1、水下分布式目標(biāo)的研究是水聲工程中的一個(gè)十分重要的課題，它對(duì)于水下分布式目標(biāo)識(shí)別、海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域都具有重要意義。對(duì)于分布源，基于理想點(diǎn)源假設(shè)的目標(biāo)模型和參數(shù)估計(jì)算法都已經(jīng)不再受到信任。本文提出了一種基于時(shí)域有限差分法（FDTD）的水下分布式目標(biāo)建模方法，簡(jiǎn)化了水下分布式目標(biāo)的聲散射場(chǎng)計(jì)算，并且適用于復(fù)雜分布式目標(biāo)的聲散射場(chǎng)計(jì)算，為水下目標(biāo)特征參數(shù)提取、識(shí)別等提供了重要的理論基礎(chǔ)。
　　本論文的主要工作以及創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下：

2、　?。?）介紹了經(jīng)典的理想點(diǎn)源目標(biāo)模型以及一種分布式目標(biāo)的簡(jiǎn)化模型——多亮點(diǎn)目標(biāo)模型，并在梯形波脈沖入射情況下，詳細(xì)分析了亮點(diǎn)目標(biāo)回波的聲軸分布和時(shí)域疊加波形。
　?。?）介紹了經(jīng)典的CBF方法和Toeplitz解相干方法，分析了多亮點(diǎn)目標(biāo)的空間功率譜，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了亮點(diǎn)目標(biāo)回波功率譜的空間相似度，提出了一種基于相似性理論的目標(biāo)尺度特征提取方法。
　　（3）推導(dǎo)了三維空間的FDTD一致性表達(dá)式，然后針對(duì)水下目標(biāo)的聲場(chǎng)問(wèn)

3、題推導(dǎo)了適用于水下目標(biāo)聲場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的FDTD遞推方程組以及矩陣形式的表達(dá)式，進(jìn)而提出了一種基于FDTD的水下分布式目標(biāo)建模方法，并分別對(duì)水下二維目標(biāo)和三維目標(biāo)聲散射場(chǎng)進(jìn)行了仿真，得到了水下分布式目標(biāo)模型。
　?。?）研究了幾種分布式目標(biāo)的DOA估計(jì)方法，包括DSPE算法、TLS_ESPRIT算法和一種三維低復(fù)雜度估計(jì)算法，并對(duì)基于FDTD建模的二維目標(biāo)模型和三維目標(biāo)模型進(jìn)行了仿真分析，估計(jì)得到了水下分布式目標(biāo)的特征參數(shù)和均方根誤差