基于連續(xù)小波變換的水下信號處理技術(shù)研究.pdf

1、該文將基于連續(xù)小波變換的時頻分析作為工具,就參數(shù)估計和目標(biāo)識別兩方面的問題做了系統(tǒng)研究和深入探討.首先是瞬時頻率的估計問題.文中將基于連續(xù)小波變換的'Simple'方法引入到水下信號的瞬時頻率估計中來,也即通過尋求連續(xù)小波變換幅值的最大值業(yè)得到小波脊,再根據(jù)小波脊與信號頻率之間的對應(yīng)關(guān)系,最終完成信號的瞬時頻率估計.基于上述方法,文中分別對單頻矩形脈沖信號、線性調(diào)頻脈沖信號的瞬時頻率估計.基于上述方法,文中分別對單頻矩形脈沖信號、線性調(diào)

2、頻脈沖信號以及多分量信號進(jìn)行了瞬時頻率估計,并與其他幾種常用瞬時頻率估計方法的性能以及CRB進(jìn)行了系統(tǒng)比較.對于線性調(diào)頻脈沖信號瞬時頻率估計中出現(xiàn)的邊緣效應(yīng).文中提出采用線性擬合方法對其進(jìn)行了一定修正.通過仿真發(fā)現(xiàn),在單頻回波的瞬時頻率估計中,基于CWT的方法最為有效,隨著信噪比的提高,其均方誤差曲線越來越接近克拉美—羅界;在線性調(diào)頻回波的瞬時頻率估計中,WVD法得到的效果最好,而CWT與STFT法的估計效果比較接近;在多分量信號的瞬時

3、頻率估計中,相對于STFT和WVD法,CWT法是一個更好的選擇.其次研究了目標(biāo)方位的估計問題.首先在傳統(tǒng)的頻域波束形成算法的基礎(chǔ)上,提出對寬帶信號的頻率補(bǔ)償,也即對寬帶回波信號的各空間頻率根據(jù)時間頻率的差異進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償,然后對各陣元輸出求和來得到方位估計;其次將連續(xù)小波變換引入到空間—頻率處理中,從而完成對目標(biāo)方位的估計,并進(jìn)行了相應(yīng)地補(bǔ)償.文中對于窄帶回波與寬帶回波均進(jìn)行了一定信噪比下方位估計的計算機(jī)仿真,并與基于FFT、STFT以及

4、WVD的時頻分析方法以及CRB曲線進(jìn)行了有關(guān)比較.從估計結(jié)果發(fā)現(xiàn),對于窄帶回波信號,基于FFT的方法估計性能大大優(yōu)于其他方法;對于寬帶回波信號,在信噪比達(dá)到一定程度(高于約-7dB)時,補(bǔ)償后的幾種估計法的性能改善均比較明顯,誤差曲線越來越接近CRB曲線;對于回波中存在多頻率多方位的情況,空間—頻率分布圖能提供較為直觀的頻率及方位信息,因此應(yīng)用空間—頻率估計法來進(jìn)行方位估計,更有利于進(jìn)一步對回波的具體方位進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和估計.最后研究了水