作者簡介
王海燕,西安工程大學校長,博士,博士,教授,博士生導師。
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摘要 1
第一章 概論 1
1 1 微弱信號檢測基本概念及檢測系統的組成 1
1 2 微弱信號檢測的特點 2
1 3 教材章 節 安排及教學建議 3
第一章 習題 4
第二章 統計檢測基本理論 5
2 1 似然比檢測基本理論 5
2 1 1 似然比函數 5
2 1 2 二元信號統計檢測的模型 6
2 1 3 貝葉斯準則 8
2 1 4 奈曼――皮爾遜準則 12
2 1 5 二元統計檢測的一般步驟 15
2 2 檢測性能討論 15
2 2 1 檢驗統計量 15
2 2 2 檢測性能與信噪比的關係 16
2 2 3 檢測性能與檢驗統計量、概率分佈之間的關係 18
2 3蒙特卡洛性能評估 19
第二章 習題 20
第三章 信號、干擾的模型及特徵 23
3 1 觀測樣本模型 23
3 2 水聲信道的模型與特徵 24
3 3 檢測中信號的模型與特徵 26
3 3 1 常用主動檢測系統發射信號及特徵 26
3 3 2 主動檢測中目標回波信號的模型與特徵 29
3 3 3 被動檢測中艦船輻射聲信號的模型與特徵 34
3 3 4 目標檢測中信號的特徵 36
3 4 檢測中噪聲及干擾的模型與特徵 36
3 4 1 海洋環境噪聲的特徵 37
3 4 2 艦船、潛艇、魚雷的自噪聲 38
3 4 3 海洋中的混響特徵 38
3 4 4 目標檢測中典型噪聲的模型 41
3 5 觀測樣本的表示方法及信噪比定義 48
3 5 1 解析信號 48
3 5 2 窄帶信號的複數表示 50
3 5 3 信號的數字表示 52
3 5 4 微弱信號檢測的信噪比及信噪比增益 57
3 6 微弱信號檢測的內容體系 58
第三章 習題 59
第四章 微弱信號檢測的時域濾波 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 匹配濾波器的檢測性能 65
4 1 6 匹配濾波器的適應性 68
4 1 7 兩種常用主動發射信號匹配濾波器輸出特性 69
4 2相關濾波器 71
4 2 1 自相關與互相關濾波器 71
4 2 2 相關濾波器及與匹配濾波器的關係 74
4 2 3 相關函數的估計方法 75
4 2 4 相關函數的算法實現 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係 80
4 4 梳狀濾波――時域同步平均 81
4 4 1 白噪聲時域同步平均濾波的信噪比增益 81
4 4 2 色噪聲時域同步平均濾波的信噪比增益 82
4 4 3 時域同步平均濾波的頻域描述 83
4 4 4 時域同步平均與譜分析的區別 86
4 4 5 信號週期T的估計 86
4 5 維納濾波與自適應濾波 87
4 5 1 最小均方誤差的維納濾波器 87
4 5 2 自適應濾波 89
4 5 3 LMS自適應濾波算法 91
4 5 4 單頻信號時域濾波――LMS算法應用1 92
第四章 習題 94
第五章 微弱信號檢測的其他域濾波 95
5 1 頻域濾波――傅里葉變換 95
5 1 1 離散傅里葉變換(DFT) 96
5 1 2 線性調頻Z變換(CZT) 97
5 1 3離散傅里葉變換頻域濾波的信噪比增益 101
5 2 空域濾波――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 環形陣與多波束 109
5 2 4 空域窄帶波束形成――LMS算法應用2 110
5 2 5 空域濾波的信噪比增益 111
5 3 信道濾波――時間反轉 114
5 3 1 時間反轉聚焦的基本概念 114
5 3 2 時間反轉的信噪比增益 117
第五章 習題: 119
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第六章 高斯背景中確定性信號的檢測 120
6 1 帶限高斯白噪聲中確知信號的檢測 120
6 1 1最佳接收機設計 120
6 1 2最佳接收機的檢測性能 122
6 2 高斯白噪聲中具有未知參量信號的廣義似然比檢測 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時間信號的檢測 127
6 2 3 高斯白噪聲中幅度未知信號的檢測 128
6 2 4 高斯白噪聲中單頻信號的檢測 131
6 2 5 週期圖譜估計對單頻信號的檢測性能 137
6 3 艦船輻射噪聲的線譜檢測方法 141
6 3 1 隨機過程和隨機序列的功率譜 141
6 3 2 經典功率譜估計方法 143
6 3 3 艦船輻射噪聲包絡譜的獲取 150
6 3 4 線譜檢測中譜峰的獲取方法 151
6 3 5干擾背景的平滑處理[1] 152
第六章 習題 154
第七章 高斯背景中隨機信號的檢測 156
7 1高斯分佈信號方差已知的檢測 156
7 1 1 帶限白譜信號的檢測 156
7 1 2 非白不相關信號的檢測 158
7 1 3 非白相關信號的檢測 160
7 2高斯分佈信號方差未知的檢測 163
7 2 1 信號方差頻域估計的最佳接收機 163
7 2 2 帶限白譜的預選濾波器分析 165
7 2 3 非白譜的預選濾波器分析 166
7 2 4 積分器的信噪比增益 168
7 2 5 實用能量檢測器的檢測性能 171
第七章 習題 173
第八章 時變高斯背景的恒虛警檢測 174
8 1 高斯分佈時變背景中的恒虛警門限 174
8 1 1 高斯分佈隨機過程的歸一化方法及點估計 175
8 1 2 方差已知時均值的置信區間估計 176
8 1 3 方差未知時均值的置信區間估計 177
8 1 4 Neyman-Pearson準則自動門限與上置信限的關係 178
8 2 慢時變背景中的時域自動門限形成技術 178
8 2 1 均勻加權平均與指數加權平均 178
8 2 2連續滑動平均與自動門限 179
8 3 混響背景中浮動門限恒虛警檢測及性能 181
8 3 1 混響自回歸(AR)模型 181
8 3 2 預白化匹配濾波 182
8 3 3 自適應浮動門限檢測 182
8 3 4 檢測性能分析 184
第八章 習題 185
第九章 廣義匹配隨機共振檢測理論與方法 186
9 1 隨機共振基本理論 186
9 1 1 隨機共振的內涵與模型 186
9 1 2 雙穩態隨機共振系統 188
9 1 3 絕熱近似理論 190
9 1 4 線性響應理論 193
9 2 噪聲增強的隨機共振檢測理論:添加噪聲增強次優檢測器”上界” 195
9 3 廣義匹配隨機共振檢測理論模型:多自由度的動態非線性濾波器 198
9 4 過阻尼雙穩態匹配隨機共振的微弱信號增強檢測方法 200
9 4 1 雙穩態隨機共振系統的數值求解 200
9 4 2 動態過阻尼雙穩態匹配隨機共振的線譜增強檢測方法 202
9 4 3 基於峰值信噪比的匹配隨機共振甚低頻線譜優化檢測方法 207
9 4 4 非高斯脈衝噪聲下的匹配隨機共振檢測性能分析 208
第九章 習題 216
第十章 基於高階統計量的信號檢測 217
10 1 高階矩和高階累積量概念 217
10 1 1 單個隨機變量情況 217
10 1 2 多個隨機變量情況 218
10 1 3 平穩隨機過程情況 218
10 2 高斯隨機過程的高階矩和高階累積量 219
10 2 1 單個變量情況 219
10 2 2 高斯隨機過程情況 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 雙譜的性質及估計方法 222
10 3 3 雙譜的估計方法 223
10 3 4 累積量譜的一維切片 224
10 3 5 1 譜的估計方法及對噪聲的抑制 225
10 4 基於高階累積量譜的信號檢測 226
10 4 1雙譜的信號檢測模型 227
10 4 2雙譜的信號檢測性能仿真 229
10 5 基於高階矩的信號檢測 231
10 5 1 三階矩的信號檢測模型 232
10 5 2 三階矩的檢測性能仿真 234
第十章 習題 236
第十一章 預警(值更)輕量化檢測方法 237
11 1 時變背景帶限信號數字檢測 237
11 2 二項檢測方法 238
11 2 1 二項檢測方法原理 238
11 2 2 二項檢測雙門限的關係 239
11 3 過零檢測方法 241
11 3 1 過零檢測原理 241
11 3 2 時變背景的過零檢測方法 243
11 5 強隨機脈衝干擾的符合檢測方法 244
11 6 序列檢測 246
11 4 極性相關檢測方法 248
11 7 檢測系統的平均功耗與預警檢測可靠性的關係 248
第十一章 習題 249
第十二章 水聲微弱信號檢測系統設計 250
12 1 聲納參數與聲納方程 250
12 1 1聲納參數 250
12 1 2主動聲納方程 254
12 1 3 被動聲納方程 254
12 1 4應用聲納方程的說明 254
12 2 水聲檢測系統總體設計與參數計算 255
12 2 1 兩種主動聲納方程的選擇 255
12 2 2 信號接收機的分類與構成 256
12 2 3 主動回聲檢測的聲源級計算 258
12 2 4 主動聲納的空化現象與近場效應 260
12 2 4 被動聲檢測的聲源譜級計算 261
12 2 5 海洋環境噪聲級與混響級的計算 263
12 2 6 回聲強度級的計算 266
12 2 7 接收機檢測閾和門限值 270
12 2 8 接收機靈敏度計算 272
12 3 水聲低噪聲接收機電路設計 272
12 3 1 放大器概述 272
12 3 2 放大器的噪聲指標與噪聲特性 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 負反饋運算放大器電路 279
12 3 6 接收機的阻抗匹配 280
12 3 7 低噪聲接收機的電源與接地 284
12 4 接收機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 接收機的通頻帶 288
12 4 3 接收機常用有源濾波器設計 289
12 4 4 兩類常用有源濾波器電路拓撲結構 294
12 4 5 接收機自動增益控制電路原理及指標 296
12 4 6 接收機自動增益控制電路的實現方式 298
12 4 7 典型水聲低功耗接收機的自動增益控制電路設計 301
附錄A 一些常用隨機變量的分佈 306
A 1高斯分佈 306
A 2 瑞利分佈 307
A 3 廣義瑞利分佈 308
A 4 和分佈 308
A 5非中心化分佈 311
A 6 穩定分佈 312
附錄