基于環(huán)境適配的目標探測技術(shù)

海洋環(huán)境的復(fù)雜性和變異性，使得經(jīng)典的信號探測與估計理論很難在實際海洋信道中獲得良好穩(wěn)定的性能，因此需要發(fā)展與水聲物理場相結(jié)合、相適配的信號處理技術(shù)。匹配場處理（MFP）就是其中一種代表性技術(shù)，它是通過水聲傳播模型計算出的拷貝場與測量數(shù)據(jù)之間互相關(guān)，來實現(xiàn)對目標的探測與定位。MFP?與之后演化出的匹配模處理（MMP）、?；ヅ錇V波（MBMF）等方法構(gòu)成了聲場空時匹配處理方法的基礎(chǔ)。由于考慮到海洋環(huán)境要素，匹配處理的性能理論上要優(yōu)于傳統(tǒng)基于統(tǒng)計特性的探測方法。但是，早期的?MFP?均是基于確定模型的，與實際海洋環(huán)境在時間與空間上的動態(tài)隨機變化不相適應(yīng)。因此近幾十年來，各國研究人員一直在致力于研究能夠適配實際海洋環(huán)境、寬容自適應(yīng)的?MFP?方法，主要有?4?個研究方向。

從海洋聲學(xué)建模方向出發(fā)，建立較好表征環(huán)境不確實性的聲學(xué)模型。通過研究海洋學(xué)與水聲學(xué)的隨機建模、水聲學(xué)與海洋學(xué)模型耦合等問題，分析水聲信道不變特征和不確定性的表征和評估，利用海洋環(huán)境不確定性建模和聲傳播模型的輸出，通過統(tǒng)計分析和概率描述等手段，建立能夠較好表征環(huán)境不確實性的聲學(xué)模型，以期減少模型失配對探測性能的影響。如針對主動聲吶探測中所遇到的信道畸變，給出了?2?種信道模型（快速衰減模型、時間擴散模型）及其探測性能的比較；提出了適用于不同條件的?3?種模型（參數(shù)確知模型、環(huán)境變量隨機模型、環(huán)境變量和源位置隨機模型）及其探測方法，在低信噪比失配情況下取得了較好的探測性能。

研究寬容性處理方法，通過自適應(yīng)處理、環(huán)境參數(shù)搜索優(yōu)化等方法，解決水聲信道不確實與環(huán)境參數(shù)不確知情況下環(huán)境失配、統(tǒng)計失配和系統(tǒng)失配等問題。針對寬容性處理的探測能力分析，提出了一種度量寬容性性能的量化指標，可以分析不同環(huán)境下寬容性探測能力。針對確定性失配問題，提出了多約束匹配場處理方法（MCM）、簡化最小均方差方法（RMV）和鄰域約束最小均方差方法（MV-NLC）等；針對不確知參數(shù)的失配情況，提出了不確定場優(yōu)化處理方法（OUFP）、利用子空間特征提取的寬容性?MFP?方法、貝葉斯匹配場處理、Minimax?匹配場處理等。

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