目錄
摘要 1
第一章 概論 1
1.1 微弱信號(hào)檢測(cè)基本概念及檢測(cè)系統(tǒng)的組成 1
1.2 微弱信號(hào)檢測(cè)的特點(diǎn) 2
1.3 教材章節(jié)安排及教學(xué)建議 3
第一章習(xí)題 4
第二章 統(tǒng)計(jì)檢測(cè)基本理論 5
2.1 似然比檢測(cè)基本理論 5
2.1.1 似然比函數(shù) 5
2.1.2 二元信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)的模型 6
2.1.3 貝葉斯準(zhǔn)則 8
2.1.4 奈曼——皮爾遜準(zhǔn)則 12
2.1.5 二元統(tǒng)計(jì)檢測(cè)的一般步驟 15
2.2 檢測(cè)性能討論 15
2.2.1 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量 15
2.2.2 檢測(cè)性能與信噪比的關(guān)系 16
2.2.3 檢測(cè)性能與檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量、概率分布之間的關(guān)系 18
2.3蒙特卡洛性能評(píng)估 19
第二章習(xí)題 20
第三章 信號(hào)、干擾的模型及特征 23
3.1 觀測(cè)樣本模型 23
3.2 水聲信道的模型與特征 24
3.3 檢測(cè)中信號(hào)的模型與特征 26
3.3.1 常用主動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)及特征 26
3.3.2 主動(dòng)檢測(cè)中目標(biāo)回波信號(hào)的模型與特征 29
3.3.3 被動(dòng)檢測(cè)中艦船輻射聲信號(hào)的模型與特征 34
3.3.4 目標(biāo)檢測(cè)中信號(hào)的特征 36
3.4 檢測(cè)中噪聲及干擾的模型與特征 36
3.4.1 海洋環(huán)境噪聲的特征 37
3.4.2 艦船、潛艇、魚(yú)雷的自噪聲 38
3.4.3 海洋中的混響特征 38
3.4.4 目標(biāo)檢測(cè)中典型噪聲的模型 41
3.5 觀測(cè)樣本的表示方法及信噪比定義 48
3.5.1 解析信號(hào) 48
3.5.2 窄帶信號(hào)的復(fù)數(shù)表示 50
3.5.3 信號(hào)的數(shù)字表示 52
3.5.4 微弱信號(hào)檢測(cè)的信噪比及信噪比增益 57
3.6 微弱信號(hào)檢測(cè)的內(nèi)容體系 58
第三章習(xí)題 59
第四章 微弱信號(hào)檢測(cè)的時(shí)域?yàn)V波 61
4.1匹配濾波器 61
4.1.1 最大輸出信噪比模型 61
4.1.2 白噪聲背景下的匹配濾波器 62
4.1.3 白噪聲背景下匹配濾波器的信噪比增益 63
4.1.4 色噪聲背景下的廣義匹配濾波器 63
4.1.5 匹配濾波器的檢測(cè)性能 65
4.1.6 匹配濾波器的適應(yīng)性 68
4.1.7 兩種常用主動(dòng)發(fā)射信號(hào)匹配濾波器輸出特性 69
4.2相關(guān)濾波器 71
4.2.1 自相關(guān)與互相關(guān)濾波器 71
4.2.2 相關(guān)濾波器及與匹配濾波器的關(guān)系 74
4.2.3 相關(guān)函數(shù)的估計(jì)方法 75
4.2.4 相關(guān)函數(shù)的算法實(shí)現(xiàn) 77
4.3 相干濾波器 78
4.3.1 相干濾波器 78
4.3.2 低通濾波與積分器之間的關(guān)系 80
4.4 梳狀濾波——時(shí)域同步平均 81
4.4.1. 白噪聲時(shí)域同步平均濾波的信噪比增益 81
4.4.2. 色噪聲時(shí)域同步平均濾波的信噪比增益 82
4.4.3. 時(shí)域同步平均濾波的頻域描述 83
4.4.4 時(shí)域同步平均與譜分析的區(qū)別 86
4.4.5. 信號(hào)周期T的估計(jì) 86
4.5 維納濾波與自適應(yīng)濾波 87
4.5.1 最小均方誤差的維納濾波器 87
4.5.2 自適應(yīng)濾波 89
4.5.3 LMS自適應(yīng)濾波算法 91
4.5.4 單頻信號(hào)時(shí)域?yàn)V波——LMS算法應(yīng)用1 92
第四章習(xí)題 94
第五章 微弱信號(hào)檢測(cè)的其他域?yàn)V波 95
5.1 頻域?yàn)V波——傅里葉變換 95
5.1.1 離散傅里葉變換(DFT) 96
5.1.2 線性調(diào)頻Z變換（CZT） 97
5.1.3離散傅里葉變換頻域?yàn)V波的信噪比增益 101
5.2 空域?yàn)V波——波束形成 102
5.2.1 波束形成基本原理 103
5.2.2 線列陣波束形成 105
5.2.3 環(huán)形陣與多波束 109
5.2.4 空域窄帶波束形成——LMS算法應(yīng)用2 110
5.2.5 空域?yàn)V波的信噪比增益 111
5.3 信道濾波——時(shí)間反轉(zhuǎn) 114
5.3.1 時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦的基本概念 114
5.3.2 時(shí)間反轉(zhuǎn)的信噪比增益 117
第五章習(xí)題： 119
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第六章 高斯背景中確定性信號(hào)的檢測(cè) 120
6.1 帶限高斯白噪聲中確知信號(hào)的檢測(cè) 120
6.1.1最佳接收機(jī)設(shè)計(jì) 120
6.1.2最佳接收機(jī)的檢測(cè)性能 122
6.2 高斯白噪聲中具有未知參量信號(hào)的廣義似然比檢測(cè) 125
6.2.1 廣義似然比方法原理 126
6.2.2 高斯白噪聲中未知到達(dá)時(shí)間信號(hào)的檢測(cè) 127
6.2.3 高斯白噪聲中幅度未知信號(hào)的檢測(cè) 128
6.2.4 高斯白噪聲中單頻信號(hào)的檢測(cè) 131
6.2.5 周期圖譜估計(jì)對(duì)單頻信號(hào)的檢測(cè)性能 137
6.3 艦船輻射噪聲的線譜檢測(cè)方法 141
6.3.1 隨機(jī)過(guò)程和隨機(jī)序列的功率譜 141
6.3.2 經(jīng)典功率譜估計(jì)方法 143
6.3.3 艦船輻射噪聲包絡(luò)譜的獲取 150
6.3.4 線譜檢測(cè)中譜峰的獲取方法 151
6.3.5干擾背景的平滑處理[1] 152
第六章習(xí)題 154
第七章 高斯背景中隨機(jī)信號(hào)的檢測(cè) 156
7.1高斯分布信號(hào)方差已知的檢測(cè) 156
7.1.1 帶限白譜信號(hào)的檢測(cè) 156
7.1.2 非白不相關(guān)信號(hào)的檢測(cè) 158
7.1.3 非白相關(guān)信號(hào)的檢測(cè) 160
7.2高斯分布信號(hào)方差未知的檢測(cè) 163
7.2.1 信號(hào)方差頻域估計(jì)的最佳接收機(jī) 163
7.2.2 帶限白譜的預(yù)選濾波器分析 165
7.2.3 非白譜的預(yù)選濾波器分析 166
7.2.4 積分器的信噪比增益 168
7.2.5 實(shí)用能量檢測(cè)器的檢測(cè)性能 171
第七章習(xí)題 173
第八章 時(shí)變高斯背景的恒虛警檢測(cè) 174
8.1 高斯分布時(shí)變背景中的恒虛警門(mén)限 174
8.1.1 高斯分布隨機(jī)過(guò)程的歸一化方法及點(diǎn)估計(jì) 175
8.1.2 方差已知時(shí)均值的置信區(qū)間估計(jì) 176
8.1.3 方差未知時(shí)均值的置信區(qū)間估計(jì) 177
8.1.4 Neyman-Pearson準(zhǔn)則自動(dòng)門(mén)限與上置信限的關(guān)系 178
8.2 慢時(shí)變背景中的時(shí)域自動(dòng)門(mén)限形成技術(shù) 178
8.2.1 均勻加權(quán)平均與指數(shù)加權(quán)平均 178
8.2.2連續(xù)滑動(dòng)平均與自動(dòng)門(mén)限 179
8.3 混響背景中浮動(dòng)門(mén)限恒虛警檢測(cè)及性能 181
8.3.1 混響自回歸（AR）模型 181
8.3.2 預(yù)白化匹配濾波 182
8.3.3 自適應(yīng)浮動(dòng)門(mén)限檢測(cè) 182
8.3.4 檢測(cè)性能分析 184
第八章習(xí)題 185
第九章 廣義匹配隨機(jī)共振檢測(cè)理論與方法 186
9.1 隨機(jī)共振基本理論 186
9.1.1 隨機(jī)共振的內(nèi)涵與模型 186
9.1.2 雙穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng) 188
9.1.3 絕熱近似理論 190
9.1.4 線性響應(yīng)理論 193
9.2 噪聲增強(qiáng)的隨機(jī)共振檢測(cè)理論：添加噪聲增強(qiáng)次優(yōu)檢測(cè)器“上界” 195
9.3 廣義匹配隨機(jī)共振檢測(cè)理論模型：多自由度的動(dòng)態(tài)非線性濾波器 198
9.4 過(guò)阻尼雙穩(wěn)態(tài)匹配隨機(jī)共振的微弱信號(hào)增強(qiáng)檢測(cè)方法 200
9.4.1 雙穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)的數(shù)值求解 200
9.4.2 動(dòng)態(tài)過(guò)阻尼雙穩(wěn)態(tài)匹配隨機(jī)共振的線譜增強(qiáng)檢測(cè)方法 202
9.4.3 基于峰值信噪比的匹配隨機(jī)共振甚低頻線譜優(yōu)化檢測(cè)方法 207
9.4.4 非高斯脈沖噪聲下的匹配隨機(jī)共振檢測(cè)性能分析 208
第九章習(xí)題 216
第十章 基于高階統(tǒng)計(jì)量的信號(hào)檢測(cè) 217
10.1 高階矩和高階累積量概念 217
10.1.1 單個(gè)隨機(jī)變量情況 217
10.1.2 多個(gè)隨機(jī)變量情況 218
10.1.3 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程情況 218
10.2. 高斯隨機(jī)過(guò)程的高階矩和高階累積量 219
10.2.1 單個(gè)變量情況 219
10.2.2 高斯隨機(jī)過(guò)程情況 220
10.3. 高階矩譜和高階累積量譜 221
10.3.1 高階矩譜和高階累積量譜概念 221
10.3.2 雙譜的性質(zhì)及估計(jì)方法 222
10.3.3 雙譜的估計(jì)方法 223
10.3.4 累積量譜的一維切片 224
10.3.5 1?譜的估計(jì)方法及對(duì)噪聲的抑制 225
10.4 基于高階累積量譜的信號(hào)檢測(cè) 226
10.4.1雙譜的信號(hào)檢測(cè)模型 227
10.4.2雙譜的信號(hào)檢測(cè)性能仿真 229
10.5 基于高階矩的信號(hào)檢測(cè) 231
10.5.1 三階矩的信號(hào)檢測(cè)模型 232
10.5.2 三階矩的檢測(cè)性能仿真 234
第十章習(xí)題 236
第十一章 預(yù)警（值更）輕量化檢測(cè)方法 237
11.1 時(shí)變背景帶限信號(hào)數(shù)字檢測(cè) 237
11.2 二項(xiàng)檢測(cè)方法 238
11.2.1 二項(xiàng)檢測(cè)方法原理 238
11.2.2 二項(xiàng)檢測(cè)雙門(mén)限的關(guān)系 239
11.3 過(guò)零檢測(cè)方法 241
11.3.1 過(guò)零檢測(cè)原理 241
11.3.2 時(shí)變背景的過(guò)零檢測(cè)方法 243
11.5 強(qiáng)隨機(jī)脈沖干擾的符合檢測(cè)方法 244
11.6 序列檢測(cè) 246
11.4 極性相關(guān)檢測(cè)方法 248
11.7 檢測(cè)系統(tǒng)的平均功耗與預(yù)警檢測(cè)可靠性的關(guān)系 248
第十一章習(xí)題 249
第十二章 水聲微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 250
12.1 聲納參數(shù)與聲納方程 250
12.1.1聲納參數(shù) 250
12.1.2主動(dòng)聲納方程 254
12.1.3 被動(dòng)聲納方程 254
12.1.4應(yīng)用聲納方程的說(shuō)明 254
12.2 水聲檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 255
12.2.1 兩種主動(dòng)聲納方程的選擇 255
12.2.2 信號(hào)接收機(jī)的分類(lèi)與構(gòu)成 256
12.2.3 主動(dòng)回聲檢測(cè)的聲源級(jí)計(jì)算 258
12.2.4 主動(dòng)聲納的空化現(xiàn)象與近場(chǎng)效應(yīng) 260
12.2.4 被動(dòng)聲檢測(cè)的聲源譜級(jí)計(jì)算 261
12.2.5 海洋環(huán)境噪聲級(jí)與混響級(jí)的計(jì)算 263
12.2.6 回聲強(qiáng)度級(jí)的計(jì)算 266
12.2.7 接收機(jī)檢測(cè)閾和門(mén)限值 270
12.2.8 接收機(jī)靈敏度計(jì)算 272
12.3 水聲低噪聲接收機(jī)電路設(shè)計(jì) 272
12.3.1 放大器概述 272
12.3.2 放大器的噪聲指標(biāo)與噪聲特性 273
12.3.3 放大器的有源器件選擇 275
12.3.4 常用的晶體管放大電路 277
12.3.5 負(fù)反饋運(yùn)算放大器電路 279
12.3.6 接收機(jī)的阻抗匹配 280
12.3.7 低噪聲接收機(jī)的電源與接地 284
12.4 接收機(jī)的頻帶選擇與增益控制 285
12.4.1 水聲最佳工作頻率 285
12.4.2 接收機(jī)的通頻帶 288
12.4.3 接收機(jī)常用有源濾波器設(shè)計(jì) 289
12.4.4 兩類(lèi)常用有源濾波器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 294
12.4.5 接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路原理及指標(biāo) 296
12.4.6 接收機(jī)自動(dòng)增益控制電路的實(shí)現(xiàn)方式 298
12.4.7 典型水聲低功耗接收機(jī)的自動(dòng)增益控制電路設(shè)計(jì) 301
附錄A 一些常用隨機(jī)變量的分布 306
A.1高斯分布 306
A.2 瑞利分布 307
A.3 廣義瑞利分布 308
A.4 和分布 308
A.5非中心化分布 311
A.6 穩(wěn)定分布 312
附錄B 檢測(cè)中常用隨機(jī)過(guò)程的特征 313
B.1 各態(tài)歷經(jīng)性的隨機(jī)過(guò)程的時(shí)間平均與統(tǒng)計(jì)平均 313
B.2 隨機(jī)過(guò)程的平穩(wěn)性 315
B.3 隨機(jī)過(guò)程的正交、不相關(guān)和統(tǒng)計(jì)獨(dú)立 315
B.4 隨機(jī)過(guò)程的功率譜密度 316
參考文獻(xiàn) 317