(9.5.1)--8-1再见匹配滤波器.pdf

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1、 匹配滤波器 0TA-ARes(t)声纳0TA-ARes(t)引入主动声纳距离？速度？发射信号接收信号 声纳引入回波脉冲信号：A0t()()s t发射脉冲信号：TA0t()()s t时间差()()t ms()()s t背景噪声、混响脉冲测距法接收机接收到的信号信噪比低，不利于目标信息的提取。声纳引入水听器预放功放滤波放大主放接收机信号处理系统显示判决系统声纳接收系统示意图()()t ms()()s t目标回波任务：对接收回波信号进行空域、时域或频域等处理，提高接收信噪比，从而更加有效的提取目标信号。窄带滤波器匹配滤波器01主要内容背景噪声干扰下，主动声纳信号的处理方法：声纳窄带滤波器A0t()

2、()s tCW信号 T有用信号和噪声信号有什么差异？时域波形图()()n t随机噪声信号()()t ms时域提取困难。声纳窄带滤波器有用信号和噪声信号有什么差异？频谱图(0)dB A 0f()()S fCW信号频谱图0f.(3.92)dB 02N0f()()Nf白噪声功率谱密度图nf 1nfT白噪声：功率谱密度为常数。声纳窄带滤波器(0)dB A 0f()()S fCW信号频谱图0f.(3.92)dB 02N0f()()Nf白噪声功率谱密度图nf 信噪比：信号瞬时功率与噪声平均功率之比。20(/)inAS NNf=20(/)oAS NNf=()()()()/oniS NfGS Nf=在不损失有

3、用信号的前提下，滤波器带宽越窄，处理增益越高。滤波器带宽与信号带宽相匹配。准最佳处理方式 声纳(0)dB AT0f()()S fCW信号频谱图0f.滤波器的频率特性与信号的幅频特性相匹配。“量身定做”匹配滤波器 声纳匹配滤波器匹配滤波器是最大信噪比准则下的一种最佳线性检测系统。1943年，由诺斯（D.O.North）提出的。有用信号噪声()()()()()()()()()()oos tn th tstn t=+=+=+=+脉冲响应函数、传输函数接收机信号处理原理框图()()H w()()ist()()()()()()y tx th t=声纳匹配滤波器()()()()()()()()()()0j

4、000dwtoiists th tSw H w ew+=在t0时刻，有用信号经过滤波器的输出表示为：()()()()()()022j0dwtoistSw H w ew+=输出有用信号瞬时功率为：02N0f()()Nf白噪声功率谱密度图()()()()2202oNE ntH wdw=输出噪声平均功率为：声纳匹配滤波器输出信噪比：某一时刻，输出信号瞬时功率与输出噪声平均功率之比。()()()()()()()()()()02j2002200d2wtioH w Sw ewstSNNE ntH wdw+=()()()()()()2220d2iH wdwSwdwNH ww+()()()()()()()()

5、222bbbaaaf x g x dxf xdxg xdxSchwartz不等式：()()()()*f xk gx=()()()()0jwtiH wkSw e=声纳匹配滤波器输出信噪比：某一时刻，输出信号瞬时功率与输出噪声平均功率之比。()()()()()()()()()()02j2002200d2wtioH w Sw ewstSNNE ntH wdw+=()()()()()()2220d2iH wdwSwdwNH ww+()()202iSwdwN+=02EN=有用信号能量()()()()0jwtiH wkSw e=声纳匹配滤波器结论1：白噪声背景下，匹配滤波器的传输函数是输入信号频谱的复共轭

6、幅频特性一致、相频特性相反。()()()()0jwtiH wkSw e=(0)dB AT0w()()iSw0f.幅频特性：()()()()iH wk Sw=频域上保证最大信噪比输出。声纳匹配滤波器结论1：白噪声背景下，匹配滤波器的传输函数是输入信号频谱的复共轭幅频特性一致、相频特性相反。()()()()0jwtiH wkSw e=有用信号经过匹配滤波器输出相位为0噪声信号相位随机时域非相干叠加时域上保证了输出信噪比最大。时域相干叠加相频特性相反：()()()()0wwwt=+=+声纳匹配滤波器结论2：匹配滤波器输出的最大信噪比为，仅与输入信号能量和白噪声功率谱密度有关，与信号的具体形式和噪声分布规律无关。02/EN TA0t()()s t=2EA从提高探测距离的角度而言，希望发射脉冲宽度越大越好。声纳小结(0)dB A 0f()()S fCW信号频谱图0f.窄带滤波器匹配滤波器(0)dB AT0f()()S fCW信号频谱图0f.()()()()0jwtiH wkSw e=