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本书根据近50 年来国内外关于主动声呐的检测理论和技术, 从信息和通信观点上, 全面、系统地讨论主动声呐检测的信息原理和方法, 并着重讨论声呐波形、信道、接收机以及它们之间的适配问题. 全书共分十一章, 分上下两册, 上册讨论声呐波形时变信号和信道以及声呐正匹配滤波器的基本知识,下册具体讨论主动声呐信道(包括水下声传输、目标散射和海洋混响)的基本
信道特征以及声呐信号、信道和接收机三者最佳适配的基本原理。

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  上册 主动声呐信号和系统分析基础
  第一章 绪论 ....................................................................1
  
  1.1主动声内的发展 ........................................................1
  
  1.2信息论与声内 ..........................................................5
  
  1.2.1主动声内中的信息问题 ..............................................5
  
  1.2.2信息的数学量度 ....................................................6
  
  1.2.3信息率和香农信息定理 ..............................................8
  
  1.2.4声内的信息处理 ....................................................8
  
  1.2.5检测中的信息处理 .................................................10
  
  1.3主动声内方程 .........................................................11
  
  1.3.1声源级 ...........................................................12
  
  1.3.2传输损失 .........................................................13
  
  1.3.3噪声级 ...........................................................13
  
  1.3.4目标强度 .........................................................15
  
  1.3.5混响级 ...........................................................15
  
  1.3.6接收指向性指数...................................................16
  
  1.3.7检测悯 ...........................................................17
  
  1.4主动声内系统评价 ....................................................18
  
  1.5主动声内与雷达的异同 ............................................... 20
  
  1.6主动声内信息检测方程 ............................................... 22
  
  1.7主动声内三要素 .......................................................27
  
  第二章 立声呐师主分析基础 ....................................................29
  
  2.1波形和谱表牙 .........................................................29
  
  2.2实信号的复数表牙 ....................................................33
  
  2.2.1实信号的复数形式 .................................................33
  
  2.2.2希尔伯特变换和解析信号 ...........................................34
  
  2.2.3信号复包络 .......................................................35
  
  2.2.4信号瞬时频率和群延迟 .............................................37
  
  2.3信号的离散表牙 .......................................................37
  
  2.3.1信号的傅里叶级数展开 .............................................37
  
  2.3.2抽样和抽样定理 ...................................................40
  
  2.3.3正交函数展开和伏尔什变换 ........................................41
  
  2.3.4波形的信号空间概念 ...............................................44
  
  2.4波形参数 ..............................................................45
  
  2.4.1波形的加伯尔微分变换关系 ........................................46
  
  2.4.2波形参数 .........................................................47
  
  2.5相关和模糊度 .........................................................49
  
  2.5.1相关和相似 .......................................................50
  
  2.5.2相关函数 .........................................................51
  
  2.5.3模糊度函数定义 ...................................................53
  
  2.5.4模糊度函数的基本性质 .............................................54
  
  2.6波形可分辨性及不确定性关系 ........................................57
  
  2.6.1波形分辨的实质 ...................................................57
  
  2.6.2不确定性椭圆或分辨椭圆 ...........................................59
  
  2.6.3波形不确定性关系 .................................................61
  
  2.6.4最小单元信号 .....................................................62
  
  2.7模糊度原理 ...........................................................63
  
  2.7.1波形的固有分辨常数 ...............................................63
  
  2.7.2模糊度原理 .......................................................64
  
  2.7.3波形的信息"模糊"和"分辨"性能 ..................................65
  
  2.7.4信号按模糊度函数分类 .............................................65
  
  2.8波形的测量精度和误差椭圆 ...........................................66
  
  2.9运动点目标回波 .......................................................72
  
  2.10宽带模糊度函数......................................................77
  
  2.10.1宽带模糊度函数定义 ..............................................77
  
  2.10.2宽带模糊度函数性质 ..............................................78
  
  2.10.3宽带不确定性椭圆 ................................................80
  
  2.11多普勒容限和多普勒不变波形 .......................................82
  
  2.11.1窄带和宽带多普勒容限 ............................................82
  
  2.11.2多普勒宽容信号 ..................................................83
  
  2.12大时间模糊度函数 ...................................................85
  
  2.12.1大时间模糊度函数的定义 ......................................... 86
  
  2.12.2大时间模糊度函数的性质 ......................................... 87
  
  2.12.3加速宽容信号 ....................................................88
  
  
  第三章匹配滤师器............................................................90
  
  3.1线性带通系统 .........................................................90
  
  3.1.1线性系统的系统函数和输出表达式 ..................................90
  
  3.1.2带通系统的复数表牙 ...............................................92
  
  3.1.3带通系统的等效低通形式 ...........................................93
  
  3.1.4离散时间系统 .....................................................94
  
  3.1.5 Z变换 ...........................................................96
  
  3.2匹配滤波器的定义和性质 .............................................98
  
  3.2.1匹配滤波器的定义 .................................................98
  
  3.2.2匹配滤波器的性质 .................................................99
  
  3.2.3自噪声背景下匹配滤波器检测特性 .................................100
  
  3.3匹配滤波器在统计检测中的应用.....................................102
  
  3.3.1似然比检测 ......................................................102
  
  3.3.2最大后验概率检测 ................................................104
  
  3.4带通滤波、脉冲压缩和互相关 ........................................106
  
  3.4.1带通滤波器和匹配滤波器 .........................................106
  
  3.4.2脉冲压缩和复杂信号的匹配滤波 ...................................107
  
  3.4.3互相关器和匹配滤波器............................................109
  
  3.5运动点目标回波的匹配滤波 ..........................................110
  
  3.5.1运动点目标回波信息及其匹配的一般考虑 ...........................110
  
  3.5.2窄带和宽带参数匹配..............................................111
  
  3.5.3相位匹配和正交接收机 ............................................113
  
  3.5.4窄带频移匹配和差额相关器 .......................................116
  
  3.6数字匹配滤波器原理 .................................................118
  
  3.6.1数字匹配滤波器..................................................118
  
  3.6.2频移信号的数字相关运算 .........................................120
  
  3.6.3频域数字匹配滤波 ................................................122
  
  3.7时间压缩相关器......................................................123
  
  3.7.1数字时间压缩原理 ................................................123
  
  3.7.2时间压缩相关器..................................................126
  
  3.7.3实用时间压缩相关器..............................................127
  
  3.8基于 FFT的匹配滤波器 .............................................128
  
  3.8.1基 2-FFT运算原理 ...............................................129
  
  3.8.2基于 FFT的匹配滤波器原理 ......................................130
  
  3.8.3浮点和定点 FFT匹配滤波 ........................................132
  
  3.9 SAW和 CCD横向匹配滤波器 .......................................132
  
  3.9.1横向匹配滤波器原理 .............................................132
  
  3.9.2 SAW匹配滤波器的结构原理 ......................................133
  
  3.9.3 CCD横向匹配滤波器 ............................................134
  
  3.9.4可编程 SAW或 CCD匹配滤波器 .................................135
  
  3.10基于 Chirp-Z变换的匹配滤波器 ....................................135
  
  3.10.1 Chirp-Z变换原理 ...............................................136
  
  3.10.2 Chirp变换频谱分析仪原理 .......................................137
  
  3.10.3 CZT频域匹配滤波器 ............................................138
  
  第四章常用声呐师主 ........................................................140
  
  4.1单频脉冲信号 ........................................................140
  
  4.1.1方波包络单频 (CWL)信号 ........................................140
  
  4.1.2高斯包络单频 (GCW)信号 .......................................142
  
  4.1.3宽带和大时间模糊度函数 .........................................143
  
  4.1.4多普勒容限和加速容限 ............................................145
  
  4.1.5 CWL匹配滤波 ..................................................145
  
  4.2线性调频信号 ........................................................146
  
  4.2.1矩形包络线性调频 (LFM)信号 ....................................147
  
  4.2.2 LFM的模糊度函数 ...............................................149
  
  4.2.3目标运动对 LFM信号的影响 .....................................150
  
  4.2.4高斯包络 LFM信号 ..............................................153
  
  4.2.5 LFM信号的产生和匹配滤波 ......................................154
  
  4.3编码调相信号 ........................................................154
  
  4.3.1编码调相 (CMP)信号的形式 ......................................154
  
  4.3.2 CMP模糊度函数计算 ............................................157
  
  4.3.3 M序列生成及特性 ...............................................159
  
  4.3.4 M码的宽带多普勒容限 ...........................................161
  
  4.3.5 CMP信号的匹配滤波 ............................................163
  
  4.4伪随机信号 ..........................................................164
  
  4.4.1伪随机 (PRN)信号的产生及其表牙法 ..............................164
  
  4.4.2 PRN信号的模糊度函数 ..........................................165
  
  4.4.3运动目标回波情况 ................................................167
  
  4.4.4 PRN信号的匹配滤波 .............................................168
  
  4.5双曲调频信号 ........................................................169
  
  4.5.1双曲调频 (HFM)信号的波形特征..................................169
  
  4.5.2 HFM的模糊度特性 ..............................................172
  
  4.5.3 HFM信号的宽带多普勒不变性 ....................................173
  
  4.5.4其他非线性调频和正弦调频信号 ...................................174
  
  4.6重复信号 .............................................................175
  
  4.6.1重复信号的复数形式 ..............................................175
  
  4.6.2重复信号模糊度特征..............................................177
  
  4.6.3重复信号 PCW、PLFM和 PSFM特例 ............................178
  
  4.6.4宽带多普勒容限和多普勒不变参差重复信号 .........................179
  
  4.6.5重复信号的匹配滤波 ..............................................181
  
  4.7脉间调制信号 ........................................................182
  
  4.7.1脉间调制重复信号的一般特征 .....................................182
  
  4.7.2阶梯跳频 (STF)信号 .............................................184
  
  4.7.3时频跳变 (HOP)信号 ............................................187
  
  4.7.4脉间频移信号的匹配滤波 .........................................190
  
  4.8复合信号 .............................................................191
  
  4.8.1简单的复合信号 ..................................................191
  
  4.8.2串发复合信号和戈菜互补码调相 (GCP)信号 .......................192
  
  4.8.3同发复合信号和梳状 (Comb)信号 .................................196
  
  第五章水声|口的分析方法 .................................................199
  
  5.1水声信号的概率模型 .................................................199
  
  5.1.1水声信号的现象逻辑模型 .........................................200
  
  5.1.2水声信号的概率描述方法 .........................................201
  
  5.1.3水声随机过程的类别 ..............................................202
  
  5.2随机过程的统计描述 .................................................203
  
  5.2.1随机过程的概率分布函数 .........................................204
  
  5.2.2随机过程的数字表征..............................................205
  
  5.2.3平稳过程常见的几种分布函数 .....................................206
  
  5.2.4时间平均概率特性和遍历过程 .....................................209
  
  5.2.5随机过程的复数形式 ..............................................210
  
  5.3随机过程的相关分析 .................................................210
  
  5.3.1随机过程相关函数定义 ............................................210
  
  5.3.2随机过程时间平均相关函数 .......................................212
  
  5.3.3广义平稳 (WSS)过程 ............................................213
  
  5.3.4可平稳化的非平稳过程 ............................................214
  
  5.3.5随机过程的模糊度函数 ............................................216
  
  5.4随机信号的谱表牙 ...................................................218
  
  5.4.1随机信号的短时谱和谱图 .........................................218
  
  5.4.2时频能量分布函数 ................................................220
  
  5.4.3时变功率谱和双频功率谱 .........................................222
  
  5.4.4非平稳过程的演化谱 ..............................................223
  
  5.4.5带限随机信号 ....................................................224
  
  5.5非平稳过程的时频分布 (WVD)......................................225
  
  5.5.1时变过程的 WVD ................................................225
  
  5.5.2 WVD的性质 ....................................................227
  
  5.5.3 WVD的矩–信号参数 ............................................228
  
  5.5.4 WVD与其他时频表牙的关系 .....................................229
  
  5.5.5广义 WVD ......................................................231
  
  5.6小波变换 .............................................................233
  
  5.6.1小波变换定义和特征 .............................................233
  
  5.6.2小波变换的多分辨特性 ............................................234
  
  5.6.3小波变换的性质 ..................................................236
  
  5.6.4离散时间小波变换 ................................................237
  
  5.6.5小波变换和宽带模糊度函数 .......................................238
  
  5.7随机信号的离散表牙 .................................................240
  
  5.7.1傅里叶级数展开 ..................................................240
  
  5.7.2时间抽样形式 ....................................................241
  
  5.7.3时频二维展开 ——加伯尔 (Gabor)展开表牙 .......................242
  
  5.7.4正交函数展开表牙 (卡亨南–洛维展开式) ............................244
  
  5.7.5随机过程的矢量表牙 ..............................................246
  
  5.8随机信号通过线性系统 ..............................................247
  
  5.8.1输出输入关系 ....................................................247
  
  5.8.2匹配滤波器情况 ..................................................248
  
  5.8.3几种特殊信号输入情况 ............................................249
  
  5.9随机信号的状态变量和统计序列模型 ................................253
  
  5.9.1随机过程的成形滤波器产生法 .....................................254
  
  5.9.2平稳过程的状态变量表牙法 .......................................255
  
  5.9.3随机过程状态空间表牙的一般形式 .................................256
  
  5.9.4随机过程协方差状态矢量描述法 ...................................258
  
  5.9.5几种常见过程的状态模型 .........................................259
  
  5.9.6随机信号的数字统计序列模型 .....................................260
  
  5.10水声时空信号 .......................................................262
  
  5.10.1声内时空波形 ...................................................262
  
  5.10.2水声时空信号的抽样定理 ........................................265
  
  5.10.3矢量过程的表牙法 ...............................................266
  
  5.10.4矢量过程的统计描述 .............................................267
  
  5.10.5矢量过程的正交展开形式 ........................................268
  
  第六章线性时变系h分析 ...................................................270
  
  6.1信道与线性系统......................................................270
  
  6.2线性时变系统的系统函数 ............................................272
  
  6.2.1系统函数的引入 ..................................................272
  
  6.2.2信道的几种系统函数定义 .........................................273
  
  6.2.3信道复数等效低通系统函数 .......................................275
  
  6.2.4几点说明 ........................................................276
  
  6.3线性时变系统的状态变量表牙 .......................................277
  
  6.3.1线性系统的状态方程 ..............................................277
  
  6.3.2单输入单输出系统情况 ............................................279
  
  6.3.3状态方程的一般解和系统响应系数 .................................280
  
  6.3.4时不变系统情况 ..................................................281
  
  6.3.5以延迟 τ为参量的系统状态空间描述 ..............................282
  
  6.4平均系统函数和信道的相干性 .......................................282
  
  6.4.1系统函数的系综平均 ..............................................282
  
  6.4.2信道的相干性 ....................................................284
  
  6.4.3信道的相干因子 ..................................................285
  
  6.5随机信道的二阶统计特性 ............................................286
  
  6.5.1系统函数的二维相关函数 .........................................286
  
  6.5.2相关函数维数可降低的几种信道 ...................................287
  
  6.5.3随机信道相关函数的状态矢量表牙 .................................289
  
  6.5.4准 WSSUS信道 .................................................290
  
  6.5.5信道时频平均相关函数 ............................................291
  
  6.6信道的衰落效应和相干函数 ..........................................292
  
  6.6.1信道的衰落效应 ..................................................292
  
  6.6.2信道对波形的解相关 ..............................................294
  
  6.6.3信道的相干函数 ..................................................296
  
  6.6.4信道相干时间和相干带宽 .........................................298
  
  6.7信道的模糊效应和散射函数 ..........................................299
  
  6.7.1信道的模糊效应 ..................................................299
  
  6.7.2信道输出–输入互模糊度函数 ......................................300
  
  6.7.3信道散射函数性质和物理意义 .....................................301
  
  6.7.4信道参数 ........................................................304
  
  6.7.5信道的扩展因子及信道的分类 .....................................305
  
  6.7.6宽带信道或系统的散射函数 .......................................306
  
  6.8信道输出相关和时频分布特性 .......................................306
  
  6.8.1输出相关函数 ....................................................307
  
  6.8.2输出模糊度函数 ..................................................308
  
  6.8.3信道输出时频能量分布函数 .......................................309
  
  6.8.4时变信道二维 WVD及信道输出 WVD .............................310
  
  6.9时变信道的近似模型 .................................................313
  
  6.9.1抽头延迟线模型 ..................................................313
  
  6.9.2正交函数展开的状态方程模型 .....................................315
  
  6.9.3信道网格模型 ....................................................318
  
  6.10时变信道的特性测量 ................................................319
  
  6.10.1信道可测性 .....................................................320
  
  6.10.2信道扩展宽度的测量 .............................................320
  
  6.10.3响应函数的测量 .................................................322
  
  6.10.4相干函数的测量 .................................................323
  
  6.10.5散射函数测量 ...................................................325
  
  6.11时变空变信道 .......................................................326
  
  6.11.1时变空变信道的系统函数 ........................................326
  
  6.11.2随机时空信道的相干函数和散射函数 ..............................328
  
  6.11.3时空信道输出–输入关系 .........................................330
  
  下册动声呐信道特性和系统优化原理
  第七章海洋中的声传输信道
  第八章声呐目标散射特性
  第九章海洋混晌信道
  第十章动声呐检测的最佳接收机
  第十一章声呐最佳波形
  参考文献
  索引
  缩写对照表
  中英译名词对照表