书籍详情
密布式MIMO声纳成像原理与技术
作者：刘雄厚 等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2022-10-01
ISBN：9787030731470
定价：¥165.00
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内容简介
《密布式MIMO声呐成像原理与技术》主要介绍MIMO声呐成像原理与技术，主要内容包括声呐成像基本原理、MIMO声呐成像基本原理、基于虚拟阵列的MIMO声呐成像方法、基于带宽合成的MIMO声呐成像方法、基于低运算量处理的MIMO声呐成像方法、基于时间分集的MIMO声呐成像方法、基于解卷积的MIMO声呐成像方法等。在介绍MIMO声呐成像原理的同时，给出不同成像方式（二维成像、三维成像、条带式测深与扫海等）所需的阵型、波形、回波处理流程，建立了完整的方法体系，为实现小尺寸、低成本、高分辨成像奠定原理和方法基础。
作者简介
暂缺《密布式MIMO声纳成像原理与技术》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 研究历史及研究现状 3
1.2.1 传统声呐成像技术 3
1.2.2 MIMO声呐信号处理技术 7
1.3 本书的主要内容 12
参考文献 13
第2章 声呐成像基本原理 17
2.1 波束形成 17
2.1.1 波束形成概念与数学表示 17
2.1.2 波束响应和波束图 18
2.1.3 阵增益和指向性指数 27
2.2 匹配滤波 29
2.3 基本成像流程 33
2.4 成像声呐基本指标 34
2.5 传统声呐成像技术的不足 35
2.6 本章小结 36
参考文献 36
第3章 MIMO声呐成像基本原理 38
3.1 MIMO声呐成像模型 38
3.1.1 任意阵型下的信号模型 38
3.1.2 对发射信号的要求 42
3.2 虚拟阵元和虚拟阵列 43
3.2.1 虚拟阵元坐标解析解 43
3.2.2 二维成像中的阵列设计 45
3.2.3 三维成像中的阵列设计 46
3.3 MIMO声呐角度分辨率和距离分辨率 49
3.3.1 MIMO声呐角度分辨率 49
3.3.2 MIMO声呐距离分辨率 57
3.4 MIMO声呐成像的优势和劣势 62
3.5 本章小结 63
参考文献 63
第4章 基于虚拟阵列的MIMO声呐成像方法 65
4.1 MIMO声呐二维成像 65
4.1.1 二维成像的小尺寸阵型设计 65
4.1.2 二维成像的低成本阵型设计 68
4.1.3 二维成像波形设计 70
4.1.4 二维成像的基本流程 70
4.1.5 二维成像仿真示例 72
4.1.6 LFM脉冲信号的设计与使用 75
4.2 MIMO声呐条带式测深与成像 87
4.2.1 条带式测深与成像的原理和分辨率 87
4.2.2 条带式测深与成像阵型设计 89
4.2.3 条带式测深与成像波形设计 90
4.2.4 条带式测深与成像流程 91
4.2.5 条带式测深与扫海仿真示例 92
4.3 MIMO声呐三维正视成像 96
4.3.1 口字型MIMO声呐阵型设计 97
4.3.2 口字型MIMO声呐波形设计 99
4.3.3 三维正视成像流程 99
4.3.4 三维正视成像仿真示例 100
4.4 MIMO声呐三维前视成像 103
4.4.1 三维前视成像阵型设计 103
4.4.2 三维前视成像波形设计 104
4.4.3 三维前视成像流程 104
4.4.4 三维前视成像仿真示例 108
4.5 本章小结 111
参考文献 112
第5章 基于带宽合成的MIMO声呐成像方法 114
5.1 信号设计基本准则 114
5.2 大带宽信号合成与成像 118
5.2.1 二维扇扫成像 118
5.2.2 三维成像 123
5.3 超宽带信号合成与成像 127
5.3.1 二维扇扫成像 128
5.3.2 三维成像 134
5.4 利用互相关函数的带宽合成 136
5.4.1 波形设计 136
5.4.2 成像流程 140
5.4.3 二维成像数值仿真 140
5.5 本章小结 141
参考文献 142
第6章 基于低运算量处理的MIMO声呐成像方法 143
6.1 传统低运算量处理方法 143
6.1.1 MIMO声呐高运算量的来源 143
6.1.2 频带搬移与降采样处理 143
6.1.3 基于DFT的快速处理 144
6.2 MIMO声呐虚拟阵列的稀疏优化与成像 146
6.2.1 满采样阵列的稀疏优化 146
6.2.2 虚拟阵列的稀疏优化 152
6.2.3 基于虚拟稀疏直线阵的成像方法 153
6.2.4 基于虚拟稀疏平面阵的成像方法 159
6.2.5 基于虚拟稀疏柱面阵的成像方法 167
6.3 大孔径MIMO声呐的折中处理 175
6.3.1 大孔径MIMO声呐的幅度损失 175
6.3.2 幅度损失的补偿和克服 179
6.3.3 多层混合波束形成 185
6.4 本章小结 193
参考文献 194
第7章 基于时间分集的MIMO声呐成像方法 195
7.1 时间分集MIMO声呐的基本概念 195
7.2 时间分集MIMO声呐高分辨成像方法 197
7.2.1 时间分集MIMO声呐阵型设计 197
7.2.2 时间分集MIMO声呐波形与成像流程 207
7.2.3 仿真与分析 208
7.3 时间和波形联合分集成像方法 210
7.3.1 时间分集的不足 210
7.3.2 抑制互相干函数干扰 210
7.3.3 同时提高角度分辨率和距离分辨率 214
7.4 本章小结 218
参考文献 219
第8章 基于解卷积的MIMO声呐成像方法 220
8.1 解卷积成像处理 220
8.1.1 解卷积的数学模型 220
8.1.2 传统SIMO声呐解卷积成像流程 221
8.1.3 成像示例 225
8.2 MIMO声呐解卷积原理 233
8.2.1 MIMO声呐成像与解卷积处理的关系 233
8.2.2 MIMO声呐成像与解卷积处理的几种组合形式 236
8.3 基于解卷积的MIMO声呐低旁瓣成像 238
8.3.1 问题描述与方法原理 238
8.3.2 距离维低旁瓣成像流程 242
8.3.3 成像示例 242
8.4 基于解卷积的MIMO声呐高分辨成像 247
8.4.1 问题描述与方法原理 247
8.4.2 高分辨成像处理流程 249
8.4.3 成像示例 249
8.5 本章小结 252
参考文献 252
“现代声学科学与技术丛书”已出版书目 254
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 研究历史及研究现状 3
1.2.1 传统声呐成像技术 3
1.2.2 MIMO声呐信号处理技术 7
1.3 本书的主要内容 12
参考文献 13
第2章 声呐成像基本原理 17
2.1 波束形成 17
2.1.1 波束形成概念与数学表示 17
2.1.2 波束响应和波束图 18
2.1.3 阵增益和指向性指数 27
2.2 匹配滤波 29
2.3 基本成像流程 33
2.4 成像声呐基本指标 34
2.5 传统声呐成像技术的不足 35
2.6 本章小结 36
参考文献 36
第3章 MIMO声呐成像基本原理 38
3.1 MIMO声呐成像模型 38
3.1.1 任意阵型下的信号模型 38
3.1.2 对发射信号的要求 42
3.2 虚拟阵元和虚拟阵列 43
3.2.1 虚拟阵元坐标解析解 43
3.2.2 二维成像中的阵列设计 45
3.2.3 三维成像中的阵列设计 46
3.3 MIMO声呐角度分辨率和距离分辨率 49
3.3.1 MIMO声呐角度分辨率 49
3.3.2 MIMO声呐距离分辨率 57
3.4 MIMO声呐成像的优势和劣势 62
3.5 本章小结 63
参考文献 63
第4章 基于虚拟阵列的MIMO声呐成像方法 65
4.1 MIMO声呐二维成像 65
4.1.1 二维成像的小尺寸阵型设计 65
4.1.2 二维成像的低成本阵型设计 68
4.1.3 二维成像波形设计 70
4.1.4 二维成像的基本流程 70
4.1.5 二维成像仿真示例 72
4.1.6 LFM脉冲信号的设计与使用 75
4.2 MIMO声呐条带式测深与成像 87
4.2.1 条带式测深与成像的原理和分辨率 87
4.2.2 条带式测深与成像阵型设计 89
4.2.3 条带式测深与成像波形设计 90
4.2.4 条带式测深与成像流程 91
4.2.5 条带式测深与扫海仿真示例 92
4.3 MIMO声呐三维正视成像 96
4.3.1 口字型MIMO声呐阵型设计 97
4.3.2 口字型MIMO声呐波形设计 99
4.3.3 三维正视成像流程 99
4.3.4 三维正视成像仿真示例 100
4.4 MIMO声呐三维前视成像 103
4.4.1 三维前视成像阵型设计 103
4.4.2 三维前视成像波形设计 104
4.4.3 三维前视成像流程 104
4.4.4 三维前视成像仿真示例 108
4.5 本章小结 111
参考文献 112
第5章 基于带宽合成的MIMO声呐成像方法 114
5.1 信号设计基本准则 114
5.2 大带宽信号合成与成像 118
5.2.1 二维扇扫成像 118
5.2.2 三维成像 123
5.3 超宽带信号合成与成像 127
5.3.1 二维扇扫成像 128
5.3.2 三维成像 134
5.4 利用互相关函数的带宽合成 136
5.4.1 波形设计 136
5.4.2 成像流程 140
5.4.3 二维成像数值仿真 140
5.5 本章小结 141
参考文献 142
第6章 基于低运算量处理的MIMO声呐成像方法 143
6.1 传统低运算量处理方法 143
6.1.1 MIMO声呐高运算量的来源 143
6.1.2 频带搬移与降采样处理 143
6.1.3 基于DFT的快速处理 144
6.2 MIMO声呐虚拟阵列的稀疏优化与成像 146
6.2.1 满采样阵列的稀疏优化 146
6.2.2 虚拟阵列的稀疏优化 152
6.2.3 基于虚拟稀疏直线阵的成像方法 153
6.2.4 基于虚拟稀疏平面阵的成像方法 159
6.2.5 基于虚拟稀疏柱面阵的成像方法 167
6.3 大孔径MIMO声呐的折中处理 175
6.3.1 大孔径MIMO声呐的幅度损失 175
6.3.2 幅度损失的补偿和克服 179
6.3.3 多层混合波束形成 185
6.4 本章小结 193
参考文献 194
第7章 基于时间分集的MIMO声呐成像方法 195
7.1 时间分集MIMO声呐的基本概念 195
7.2 时间分集MIMO声呐高分辨成像方法 197
7.2.1 时间分集MIMO声呐阵型设计 197
7.2.2 时间分集MIMO声呐波形与成像流程 207
7.2.3 仿真与分析 208
7.3 时间和波形联合分集成像方法 210
7.3.1 时间分集的不足 210
7.3.2 抑制互相干函数干扰 210
7.3.3 同时提高角度分辨率和距离分辨率 214
7.4 本章小结 218
参考文献 219
第8章 基于解卷积的MIMO声呐成像方法 220
8.1 解卷积成像处理 220
8.1.1 解卷积的数学模型 220
8.1.2 传统SIMO声呐解卷积成像流程 221
8.1.3 成像示例 225
8.2 MIMO声呐解卷积原理 233
8.2.1 MIMO声呐成像与解卷积处理的关系 233
8.2.2 MIMO声呐成像与解卷积处理的几种组合形式 236
8.3 基于解卷积的MIMO声呐低旁瓣成像 238
8.3.1 问题描述与方法原理 238
8.3.2 距离维低旁瓣成像流程 242
8.3.3 成像示例 242
8.4 基于解卷积的MIMO声呐高分辨成像 247
8.4.1 问题描述与方法原理 247
8.4.2 高分辨成像处理流程 249
8.4.3 成像示例 249
8.5 本章小结 252
参考文献 252
“现代声学科学与技术丛书”已出版书目 254
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