基于FDTD的水下分布式目標(biāo)建模和DOA估計.pdf

1、水下分布式目標(biāo)的研究是水聲工程中的一個十分重要的課題，它對于水下分布式目標(biāo)識別、海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域都具有重要意義。對于分布源，基于理想點源假設(shè)的目標(biāo)模型和參數(shù)估計算法都已經(jīng)不再受到信任。本文提出了一種基于時域有限差分法（FDTD）的水下分布式目標(biāo)建模方法，簡化了水下分布式目標(biāo)的聲散射場計算，并且適用于復(fù)雜分布式目標(biāo)的聲散射場計算，為水下目標(biāo)特征參數(shù)提取、識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)新點歸納如下：

2、　?。?）介紹了經(jīng)典的理想點源目標(biāo)模型以及一種分布式目標(biāo)的簡化模型——多亮點目標(biāo)模型，并在梯形波脈沖入射情況下，詳細分析了亮點目標(biāo)回波的聲軸分布和時域疊加波形。
　?。?）介紹了經(jīng)典的CBF方法和Toeplitz解相干方法，分析了多亮點目標(biāo)的空間功率譜，在此基礎(chǔ)上詳細分析了亮點目標(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。
　?。?）推導(dǎo)了三維空間的FDTD一致性表達式，然后針對水下目標(biāo)的聲場問

3、題推導(dǎo)了適用于水下目標(biāo)聲場數(shù)值計算的FDTD遞推方程組以及矩陣形式的表達式，進而提出了一種基于FDTD的水下分布式目標(biāo)建模方法，并分別對水下二維目標(biāo)和三維目標(biāo)聲散射場進行了仿真，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估計方法，包括DSPE算法、TLS_ESPRIT算法和一種三維低復(fù)雜度估計算法，并對基于FDTD建模的二維目標(biāo)模型和三維目標(biāo)模型進行了仿真分析，估計得到了水下分布式目標(biāo)的特征參數(shù)和均方根誤差