【摘 要】
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水声脉冲信号的被动测距问题一直是水声信号处理领域的难点。本文基于被动测距基本理论与模型,结合非合作脉冲信号的特点,重点针对目标运动分析（TMA）法与直接定位（DPD）法进行了研究。具体的工作如下:通过对基于脉冲参数估计的TMA测距模型性能建模,分析了脉冲入射角度（DOA）、信号频率（FOA）与到达时间（TOA）参数估计精度对系统测距性能的影响。针对TMA被动测距问题,详细分析了基于DOA与FOA、
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水声脉冲信号的被动测距问题一直是水声信号处理领域的难点。本文基于被动测距基本理论与模型,结合非合作脉冲信号的特点,重点针对目标运动分析（TMA）法与直接定位（DPD）法进行了研究。具体的工作如下:通过对基于脉冲参数估计的TMA测距模型性能建模,分析了脉冲入射角度（DOA）、信号频率（FOA）与到达时间（TOA）参数估计精度对系统测距性能的影响。针对TMA被动测距问题,详细分析了基于DOA与FOA、基于DOA与TOA的TMA模型的测距性能。提出了基于DOA与TOA的改进不敏卡尔曼滤波（UKF）测距方法。该方法首先使用滑动平均滤波（MAF）方法对观测参数进行平滑处理,随后使用伪线性估计（PLE）方法解算目标状态量初值,最后使用UKF方法对目标轨迹进行跟踪。仿真分析与海上试验的结果表明,相比未平滑处理的UKF方法,改进UKF方法能有效提高TMA方法的测距精度。对于DPD被动测距问题,研究了基于单阵列多普勒的DPD模型的测距性能。针对频率已知与未知的情况,提出频率未知条件下基于单阵列多阵元的DPD测距算法。该方法引入阵列的特性,使得系统的测距性能明显提升。在频率未知时,通过进行信号频率预估计,并扩展系统搜索维数,从而实现测距。仿真分析与海上试验的结果表明,基于单阵列多阵元的DPD测距算法能有效提升系统的测距性能。
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