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原文传递水下航行器多目标检测技术研究

论文题名：	水下航行器多目标检测技术研究
关键词：	多目标检测;聚焦矩阵;水池试验;对角加载
摘要：	多目标检测在参数估计、系统建模、目标识别等许多方面都发挥着重要的作用，在众多的应用领域也有很强的工程应用前景，尤其对于水下航行器远程探测自导系统是迫切希望能有所突破的一项关键技术。本文在国家安全重大基础研究项目的资助下，对多目标检测方法进行了深入的研究，并且通过西工大水池试验和×××湖上试验对本文提出的多目标检测方法进行了试验验证。本文的主要研究工作及研究成果如下： 1、论述了窄带信号模型白噪声背景下多目标检测方法的理论，给出了4种典型检测方法RAIC、EIT、MEGM、GDE的理论及算法实现。逐一分析了均匀线列阵情况下各方法的检测性能以及信号入射角度、快拍数、阵元数等参数的选取对其检测性能的影响，并与ET、EDC、AIC等多目标检测算法进行了比较。结果表明：多个目标源夹角越大，快拍数越多，阵元个数越多，各算法的检测性能越好，可工作的信噪比越低，相同信噪比下的正确概率越高，另外还给出了较完整的多目标检测性能评估指标。针对基于特征值梯度的EGMs类算法均有高虚警概率的风险，本文对算法进行了修正，修正后算法的虚警概率可以控制在给定的水平，而正确检测概率几乎不受影响。对比分析了上述7种方法的检测性能，对它们的正确检测概率和统计性能进行了大量的计算机仿真，并根据仿真结果对它们的性能做出了评估。空间有色噪声背景下，除GDE算法外上述其它算法需要比较高的信噪比才能正确检测到目标，利用特征值修正算法改善了上述算法在低信噪比下的正确检测性能，但其性能要受到噪声相关系数的影响。 2、研究了宽带多目标检测阵列信号处理的典型算法一相干信号子空间算法(CSM：Coherent Signal Subspace Method)。CSM以窄带处理算法为基础，其性能受到不同的聚焦矩阵和聚焦频率的影响，在20元非均匀线列阵、限带白噪声的背景下，计算机仿真结果表明，TCT聚焦的效果相对较好，但其计算量大。选取窄带信噪比最大的频率为聚焦频率的效果相对最优。结合实际情况，详细分析了宽带阵列处理方法与窄带阵列处理方法的各自特点，并对宽带聚焦算法的参数选择进行了讨论。 3、在理论分析研究的基础上，结合均匀线列阵水池试验系统和非均匀线列阵湖上试验系统开展了大量的试验研究。针对在利用水池试验数据分析中由于阵列误差和环境噪声的影响使上述多目标检测算法在高信噪比下性能下降的问题，本文提出了对角加载修正算法改善了算法的性能。对莫干湖试验数据进行了大量的分析，选取此条件下的最优参数设置和处理方法，利用多目标检测处理软件对×××试验中的数据进行实时分析。×××试验中上述RAIC方法可以正确检测到8km处方位夹角为1.8°的等强双目标，定点数据分析表明，当两目标的方位夹角3°时，ET、EIT 和 EDC 算法的正确检测概率为90﹪时对应的最低可检测信噪比在-14dB左右，RAIC、AIC算法为-10dB 左右，而当两目标的方位夹角减小到1.5°时，ET、EDC 和 AIC 算法为-10dB 左右，验证了上述多目标检测算法的正确性和有效性。
作者：	尹玉红
专业：	信号与信息处理
导师：	张群飞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西北工业大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文