矢量聲場與矢量信號處理理論研究.pdf

1、聲傳播和信號處理模型是水聲系統(tǒng)的兩個(gè)基礎(chǔ)理論，基于矢量水聽器的水聲系統(tǒng)也是如此。矢量水聽器信號處理技術(shù)經(jīng)過十幾年快速發(fā)展，展示出相比于聲壓信號處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)后，它在物理和信號理論方面需要更深入的基礎(chǔ)研究，以更明確、更好地挖掘其內(nèi)在的潛力。本文嘗試在這兩方面做一些基礎(chǔ)性的探索研究。　　本文對比了波動理論、簡正波聲場和射線模型的聲場預(yù)報(bào)結(jié)果，給出了后二種方法的近似程度。僅考慮簡正波聲場僅適合遠(yuǎn)程聲場預(yù)報(bào)，它不適合近程聲場預(yù)報(bào)。射線模型適合

2、高頻聲場的預(yù)報(bào)，當(dāng)kh＞100時(shí)射線模型聲場預(yù)報(bào)有足夠高的近似精度?！　”疚牧硪徊糠謨?nèi)容討論矢量信號處理的基礎(chǔ)理論。基于聲能流的方法，解決了聲壓信號處理固有的部分缺陷，提高了處理增益和方位估計(jì)精度，試驗(yàn)證明是比較實(shí)用的方法。對這種方法作理論建模是必要的，是有實(shí)際意義的?！　”疚耐茖?dǎo)了矢量水聽器頻域測量模型和模型參數(shù)。該測量模型便于推導(dǎo)互譜、平均聲強(qiáng)以及方位估計(jì)的概率密度，進(jìn)而深入分析矢量信號處理方法的性能?！　「鶕?jù)頻域測量模型，推

3、演得到互譜、平均聲強(qiáng)等聲能流的概率密度公式，進(jìn)而理論分析ROC(接收機(jī)工作特性)曲線和矢量陣增益。各向同性噪聲場中，聲能流比聲壓ROC性能高4dB。矢量陣增益高于聲壓陣；高信噪比條件下，高階波束形成的增益高于聲能流波束形成?！　「鶕?jù)頻域測量模型，推演得到聲能流方位估計(jì)的概率密度公式，以及方位估計(jì)的克拉美-羅下界(CRLB)。指出低信噪比條件下，方位估計(jì)存在有偏現(xiàn)象；譜級信噪比高于7dB/Hz，是無偏最大似然估計(jì)且估計(jì)精度達(dá)到CRLB。