基于壓縮感知的水下目標回波信號處理技術(shù)研究.pdf

1、水下目標回波信號是主動聲吶探測和識別的基礎(chǔ)。水下環(huán)境復(fù)雜多變，存在各種噪聲和干擾，尤其隨著隱身技術(shù)的發(fā)展和各種小目標的出現(xiàn)，使得目標回波信號越來越弱，因此，弱回波信號檢測和處理問題是水聲信號處理領(lǐng)域研究的熱點和難點問題。另外，為了提高系統(tǒng)的探測精度，增加抗干擾能力，提高目標檢測概率等，需要不斷增加信號帶寬。然而帶寬的增加使得數(shù)據(jù)量急劇增大，給信號的采集、存儲、傳輸和處理等帶來極大的負擔。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述了研究背景和

2、意義，并對壓縮感知理論以及其在水下信號處理中的應(yīng)用進行了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述，給出了本論文的研究思路和結(jié)構(gòu)安排。⑵以壓縮感知理論為基礎(chǔ)，重點研究了幾種常見的稀疏基、測量矩陣、匹配追蹤的重構(gòu)算法以及相應(yīng)的改進算法，給出了信號重構(gòu)效果測衡量標準，并從水下回波信號基本理論出發(fā)，采用亮點模型實現(xiàn)了水下回波信號的仿真。在此基礎(chǔ)上，通過仿真實驗，比較了不同稀疏基、不同測量矩陣及不同重構(gòu)算法對水下回波信號處理結(jié)果的影響，提出基于離散余弦稀疏基、高斯隨機

3、矩陣和分段正交匹配追蹤算法的壓縮感知處理框架。⑶充分分析水下回波信號的形成原理和結(jié)構(gòu)特性，研究回波信號與入射信號的關(guān)系、回波信號的分塊特性等，將入射信號和塊稀疏特性作為先驗信息，融入稀疏分解和重構(gòu)過程，提出融入先驗信息的壓縮感知處理方法。并進一步應(yīng)用到水下回波信號處理中，采用信噪比的提高量、匹配度、相對誤差等指標衡量了該方法的處理效果。仿真實驗結(jié)果充分顯示了該方法在提高信噪比和減少數(shù)據(jù)量方面的優(yōu)勢。⑷總結(jié)了本文的主要工作和創(chuàng)新，并對下一