课程编号: 101M5012H |
课时: 30 |
学分: 2.0 |
课程属性: 专业普及课 |
主讲教师:马晓川 |
英文名称: Underwater Acoustic Modeling and Sonar System Analysis |
教学目的、要求
本课程为信号与信息处理学科研究生的专业普及课。本课程陈述海洋声场建模的基本理论与声纳系统的相关技术,包括海洋声学传播模型、混响与目标回波建模、主被动声呐方程、海洋噪声背景下的目标检测与参数估计等内容。
预修课程
随机过程、数字信号处理
教 材
朱埜. 主动声呐检测信息原理. 北京:科学出版社, 2014
主要内容
第一章 水声建模与声纳系统介绍
介绍海洋声信号传播特点,声纳的发展历程和应用,声纳系统的结构,以及本课程将要讲述的主要内容与学习要求。
第二章 海洋声传播特性
由Snell定律和分层介质中的波引入海洋中声场模型的两大类简振波与射线声学,介绍几种典型声场,传播损失的计算。介绍海洋中声传播的波导效应、多径效应、起伏效应等。
第三章 声纳方程
讲解声纳参数的定义、物理意义,主被动声纳方程,并介绍声纳方程的工程应用及限制。
第四章 声纳换能器与阵列
介绍线阵、圆阵、方阵、共形阵等应用,实际声纳系统中基阵的选择。
第五章 声纳信号仿真
介绍声纳目标信号,主动声纳常用的波形与模糊度函数,目标散射特性,噪声特征,几种典型水下平台的噪声谱级,混响的统计特性和空时频特性以及数值模拟。
第六章 主动声纳信号处理
介绍声纳信号处理流程,包括放大、增益控制、fft、波束形成、匹配滤波、归一化、检测、参数估计。结合混响的特征,讨论混响抑制和混响中目标检测问题。
第七章 被动声纳信号处理
介绍被动声纳信号的一些典型处理,包括匹配场、时反等。
第八章 声纳平台的导航与目标跟踪
介绍水下导航的常用方法,声纳平台的定位,目标跟踪算法包括卡尔曼滤波、粒子滤波等。
第九章 双/多基地声纳与水下网络
介绍单基地声纳、双基地声纳、多基地声纳、水下网络的发展。
参考文献
[1] 田坦, 声纳技术. 哈尔滨工程大学出版社, 2003.
[2] A. D. Waite, 实用声纳工程. 北京: 电子工业出版社, 2004.
[3] Finn B. Jensen, William A. Kuperman, Michael B. Porter, Henrik Schmidr. Computational Ocean Acoustics. New York, Springer, 2000.
[3] Richard P. Hodges, Underwater Acoustics Analysis, Design and Performance of Sonar. New York: John Wiley & Sons, Inc, 2010.
[4] 期刊:
Journal of the Acoustical Society of America.
IEEE Journal of Oceanic Engineering,
IEEE Transactions on Signal Processing,
IET Radar, Sonar, and Navigation
声学学报
中国物理快报