声纳原理及信号处理
课程编码：180093081002M2001H
英文名称：Underwater Acoustic Signal Processing
课时：60
学分：3.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：鄢社锋
教学目的要求
本课程为信号与信息处理学科研究生的专业核心课。本课程在简要介绍水声学和数字信号处理的基础上，详细陈述与声纳设计紧密联系的水声信号处理基础性内容，包括空域信号处理方法、被动信号处理方法、主动信号处理方法等，并结合上述方法描述几种典型声纳的设计方法。
预修课程
数字信号处理
大纲内容
第一章 绪论 3.0学时 鄢社锋
第1节 声纳与信号处理学科方向介绍
第2节 声纳发展历史
第3节 声纳发展趋势
第二章 声纳方程 3.0学时 鄢社锋
第1节 声纳方程参数
第2节 声纳方程应用
第3节 声纳参数测量
第三章 水下声传播 6.0学时 鄢社锋
第1节 海水声速
第2节 海水中声吸收
第3节 射线声学方程
第4节 波动方程及简正波模型
第四章 目标强度与海洋噪声 3.0学时 鄢社锋
第1节 目标强度定义
第2节 声纳目标强度特征与测量方法
第3节 海洋噪声特性
第五章 阵列信号处理模型 6.0学时 鄢社锋
第1节 阵列数据时域模型
第2节 阵列数据频域模型
第3节 快拍数据模型
第4节 波束形成基本知识
第5节 常见波束形成方法
第6节 波束形成器性能
第六章 规则阵列处理 6.0学时 鄢社锋
第1节 连续线阵
第2节 空域傅里叶变换
第3节 均匀线列阵
第4节 窗函数法波束形成
第5节 矩形阵与乘积定理
第6节 圆环阵
第七章 最佳波束形成器的稳健性 9.0学时 鄢社锋
第1节 最佳波束形成器性能分析
第2节 导向向量误差性能
第3节 协方差矩阵误差性能
第4节 对角加载方法
第5节 白噪声增益约束
第6节 对角加载与白噪声增益关系
第7节 稳健波束设计方法
第8节 稳健波束性能分析
第9节 稳健波束设计实例
第八章 旁瓣控制波束设计 3.0学时 鄢社锋
第1节 凹槽噪声方
第2节 波束零点展宽技术
第3节 旁瓣控制高增益波束形成
第九章 波束主瓣设计 3.0学时 鄢社锋
第1节 误差范数表述
第2节 最小误差逼近法
第3节 恒定主瓣波束设计
第十章 宽带波束形成器的实现 3.0学时 鄢社锋
第1节 频域宽带波束形成
第2节 时域宽带波束形成
第3节 时域与频域处理的关系
第十一章 目标方位估计 3.0学时 鄢社锋
第1节 子空间高分辨方位估计
第2节 波数域MUSIC方法
第3节 宽带方位估计
第十二章 被动声纳信号处理 3.0学时 鄢社锋
第1节 奈曼-皮尔逊准则
第2节 能量检测
第3节 声纳显控介绍
第十三章 主动声纳信号处理 3.0学时 鄢社锋
第1节 匹配滤波
第2节 模糊度函数
第3节 CW信号与LFM信号性能分析
第十四章 课堂辅导 3.0学时 鄢社锋
第1节 课程复习与讨论
第十五章 考试 3.0学时 鄢社锋
第1节 期末考试
教材信息
1、
优化阵列信号处理(上册): 波束优化理论与方法
鄢社锋
2018年3月
参考书
课程教师信息
鄢社锋 博导（中国科学院大学教授、博士生导师，中国科学院声学研究所研究员，中国科学院水下航行器信息技术重点实验室主任
主要从事水声信号处理与水声通信基础理论与关键技术研究及相关海洋信息装备研发工作。国家杰出青年科学基金获得者，曾获全国"百篇"优秀博士学位论文奖、中国科学院青年科学家奖。