用TMS320C25高速信号处理器实现混响背景下的动目标检测

本文对混响和噪声干扰下动目标检测的高速信号处理顺实现进行了研究。依据水下信号处理任务的特点,结合流水线处理和并行处理,采用模块化设计方法,实现了一个由1片8086微处理器和7片高速数字信号处理器TMS320C25构成的高速信号处理系统。该系统成功地实时实现了混响背景下的动目标检测,同时也能实现复杂的信号处理算法。     

基于空间平滑处理的稳健宽带高分辨方位估计算法

实际系统中阵列误差导致的模型失配问题一直是高分辨方位估计技术走向实用化的一个瓶颈。相对于窄带信号,宽带信号阵列模型误差更加复杂和多样,通过建立宽带阵列信号误差模型,得出了基于空间平滑的稳健的宽带高分辨算法是一种抑制阵列误差的有效方法的结论,这种基于空间平滑的宽带高分辨算法,通过空间平滑后对各频率处不同子阵的互谱密度矩阵求和,一定程度上减弱了阵列误差的影响,具有较高的稳健性。本文结合消声水池试验,分析并验证了其效果。     

FD模型的误差分析及性能改进

以宽带ＦＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）模型为基础,讨论了该模型中源真实方位对方位估计性能的影响,指出源方位远离阵法线方向时,估计误差增大,分辨性能下降。通过分析空间协方差矩阵的特征结构,从数学上解释了此现象产生的原因,从而提出聚焦ＦＤ算法（ＦＦＤ：ＦｏｃｕｓｅｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）作为改进。理论与仿真证明了聚焦的有效性。     

基于四阶混合累积量的自适应线谱增强器

将四阶累积量的递推算法推广到求正弦信号的混合四阶累积量，并提出了一种计算正弦信号四阶混合累积量的自适应线谱增强递推算法。该线谱增强器的结构为自适应FIR滤波器，当输入为含有高斯噪声的正弦信号且处于稳态时，滤波器的权系数与输入信号的四阶混合累积量的一维切片成正比，而与高斯噪声无关，从而使信号的线谱成份得到增强。仿真结果表明，该算法从高斯色噪声中提取正弦信号的能力优于二阶自适应短时相关增强器。     

空间重采样法恒定束宽波束形成器设计

本文视均匀线列阵为连续线阵的均匀离散采样，将宽带方位估计中的空间重采样思想用到恒定束宽波束形成器设计中，并从滤波器设计的观点出发，将阵元权系数等效为空间滤波器的脉冲响应，提出用恢复公式计算不同频率所对应的阵元权系数，从而利用频域波束形成的方法完成恒定束宽波束形成器设计。     

Robust统计在主动声纳分裂波束目标方位走向估计中的应用

主动声纳通常采用分裂波束双通道互谱法进行目标方位估计，但信号处理过程中目标回波脉冲长度往往和信号处理帧周期长度不匹配，或者在整个信号处理帧周期的信噪比不一致，造成瞬时方位估计目标走向算法具有较大的误差，不利于目标参量估计与分类。采用Robust统计对瞬时方位估计数据进行处理，能够有效降低目标方位走向估计的误差。本文通过对Huber估计进行了分析并提出了改进Huber估计，给出了其工程实现算法，实验验证该Robust统计在降低目标方位走向估计误差上具有稳健收敛的性能。     

基于小波变换的主动水声信号检测

信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究，发现其具有1／f衰减特性，同时利用小波变换对1/f信号有类似K—L展开的作用，提出了一种基于小波变换的信号检测方法，对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测；文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性；同时，将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较，仿真试验结果表明了本方法的有效性。     

分段副本相关器的两种快速实现

由于目标的转动或海平面的起伏,声信号在海洋中传播会发生频率上的扩展,这将引起匹配滤波器性能的衰减,此时的最佳检测器为分段副本相关器。针对分段副本相关器点处理算法的速度瓶颈问题,提出了两种基于FFT的快速算法,讨论了它们的计算量和存储量,并进行了数值仿真。结果表明,两种算法都可以在保证计算精度的同时有效提高速度。     

一种推广的自适应相干累积算法—基本原理与应用

本文提出一种推广的自适应相干累积（GACI）算法，它是通过在自适应相干累积（ACI）算法权系数迭代公式中引入更多的动量因子，即利用权系数更多的历史信息，使被检测的单频或调频脉冲信号，在脉冲持续期间，实现自适应相干累积，从而完成弱输入信噪比（如-8dB）条件下的信号检测，而无需或很少需要知道信号的先验信息，文中叙述了算法的基本原理及部分典型的实时实验结果，指出GACI算法具有比ACI算法更好的提取弱信号的能力，预计将有广泛的实际应用前景。     

高分辨频率估计的数字信号处理系统设计

介绍了以高速数字信号处理芯片ＴＭＳ３２０Ｃ３０为核心的数字信号处理系统。该系统具有１２位高速Ａ／Ｄ转换,转换时间８００ｎｓ。ＡＤ工作方式采用连续时间采样,不需ＣＰＵ干预,可进行全速转换,同时还具有８＋４位高速双通道Ｄ／Ａ输出,８位输入输出数据接口,６４ＫＲＡＭ,其中８ＫＲＡＭ与ＰＣ机共用构成主从工作方式,系统采用子空间旋转不变法（ＥＳＰＲＩＴ）估计频率。文中给出了系统原理及硬件设计框图、高分辨频率估计算法及Ｃ３０机器语言设计思想,最后给出了系统实验结果。