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水下目标几何声散射回波在分数阶傅里叶变换域中的特性

李秀坤 孟祥夏 夏峙

水下目标几何声散射回波在分数阶傅里叶变换域中的特性

李秀坤, 孟祥夏, 夏峙
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  • 水下目标散射回波在时域、频域混叠在一起, 而且受声波入射角度的影响严重, 在不同的入射角度下表现出很大的差异, 需要建立全方位入射角度下回波分量的理论分析模型. 本文推导了目标几何声散射分量在分数阶傅里叶变换域中随入射角度变化的解析表达式; 确定了目标几何声散射回波分量在最佳分数阶傅里叶变换域中的全方位模型, 从理论上证明了目标回波的几何特征形式; 给出了离散分数阶傅里叶变换对声散射分量的分辨能力和计算精度与发射信号带宽和观测时间之间的关系. 实验数据处理表明, 建立的分数阶傅里叶变换域的全方位模型与目标几何特征是一致的, 对未知入射角度下的目标识别提供了理论依据.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51279033)和黑龙江省自然科学基金(批准号: F201346)资助的课题.
    [1]

    Li X K, Yang S E 2001 J. Harbin Eng. Univ. 22 25 (in Chinese) [李秀坤, 杨士莪 2001 哈尔滨工程大学学报 22 25]

    [2]

    Fan J 2001 Ph. D. Dissertation (Shanghai: Shanghai Jiaotong University) (in Chinese) [范军 2001 博士学位论文(上海: 上海交通大学)]

    [3]

    Fan W, Zheng G Y, Fan J 2010 Acta Acustica 35 419 (in Chinese) [范威, 郑国垠, 范军 2010 声学学报 35 419]

    [4]

    Pan A, Fan J, Wang B 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 3452

    [5]

    Pan A, Fan J, Zhuo L K 2013 Acta Phys. Sin. 62 024301 (in Chinese) [潘安, 范军, 卓琳凯 2013 物理学报 62 024301]

    [6]

    Li L, Wen J H, Cai L, Zhao H G, Wen X S 2013 Chin. Phys. B 22 014301

    [7]

    Williams K L, Kargl S G, Thorsos E I, Burnett D S, Lopes J L, Zampolli M, Marston P L 2010 J. Acoust. Soc. Am. 127 3356

    [8]

    Waters Z J, Simpson H J, Sarkissian A, Dey S, Houston B H, Bucaro J A, Yoder T J 2012 J. Acoust. Soc. Am. 132 3076

    [9]

    Décultot D, Liétard R, Maze G 2010 J. Acoust. Soc. Am. 127 1328

    [10]

    Chen Y F, Li G J, Wang Z S, Zhang M W, Jia B 2013 Acta Phys. Sin. 62 084302 (in Chinese) [陈云飞, 李桂娟, 王振山, 张明伟, 贾兵 2013 物理学报 62 084302]

    [11]

    Bucaro J A, Houston B H, Saniga M, Dragonette L R, Yoder T, Dey S, Kraus L, Carin L 2008 J. Acoust. Soc. Am. 123 738

    [12]

    Zheng G Y, Fan J, Tang W L 2010 Acta Acustica 35 31 (in Chinese) [郑国垠, 范军, 汤渭霖 2010 声学学报 35 31]

    [13]

    Ou H H, Au W W L, Syrmos V L 2010 Oceans 2010 MTS/IEEE Seattle Seattle, USA, September 20-23, 2010 p1

    [14]

    Anderson S D, Sabra K G, Zakharia M E, Sessarego J P 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 164

    [15]

    Laaboubi M, Aassif E, Latif R, Dliou A, Maze G, Décultot D 2013 Aerosp. Sci. Technal. 27 216

    [16]

    Tao R, Li X M, Li Y L, Wang Y 2009 IEEE Trans. Signal Process. 57 2852

    [17]

    Deng B, Wang X, Tao R, Liu X Z 2012 Acta Armament. 33 764 (in Chinese) [邓兵, 王旭, 陶然, 刘贤忠 2012 兵工学报 33 764]

    [18]

    Ozaktas H M, Kutay M A, Zalevsky Z 2001 The Fractional Fourier Transform with Applications in Optics and Signal Processing (New York: Wiley) pp1-5, 118-122

    [19]

    Tao R, Deng B, Wang Y 2006 Sci. China: Inform. Sci. 49 1

    [20]

    Sejdić E, Djurović I, Stanković L 2011 Signal Process. 91 1351

    [21]

    Chen Y, Zhao H C, Chen S, Zhang S N 2014 Acta Phys. Sin. 63 118403 (in Chinese) [陈勇, 赵惠昌, 陈思, 张淑宁 2014 物理学报 63 118403]

    [22]

    Tang W L 1994 Acta Acustica 19 92 (in Chinese) [汤渭霖 1994 声学学报 19 92]

    [23]

    Tang W L, Chen D Z 1988 Acta Acustica 13 29 (in Chinese) [汤渭霖, 陈德智 1988 声学学报 13 29]

    [24]

    Almeida L B 1994 IEEE Trans. Signal Process. 42 3084

    [25]

    Liu F, Xu H F, Tao R, Wang Y 2012 Sci. China: Inform. Sci. 55 1301

    [26]

    Ozaktas H M, Arikan O, Kutay M A, Bozdagi G 1996 IEEE Trans. Signal Process. 44 2141

    [27]

    Xu H F, Liu F 2010 Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Information and Automation Harbin, China, June 20-23, 2010 p408

  • [1]

    Li X K, Yang S E 2001 J. Harbin Eng. Univ. 22 25 (in Chinese) [李秀坤, 杨士莪 2001 哈尔滨工程大学学报 22 25]

    [2]

    Fan J 2001 Ph. D. Dissertation (Shanghai: Shanghai Jiaotong University) (in Chinese) [范军 2001 博士学位论文(上海: 上海交通大学)]

    [3]

    Fan W, Zheng G Y, Fan J 2010 Acta Acustica 35 419 (in Chinese) [范威, 郑国垠, 范军 2010 声学学报 35 419]

    [4]

    Pan A, Fan J, Wang B 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 3452

    [5]

    Pan A, Fan J, Zhuo L K 2013 Acta Phys. Sin. 62 024301 (in Chinese) [潘安, 范军, 卓琳凯 2013 物理学报 62 024301]

    [6]

    Li L, Wen J H, Cai L, Zhao H G, Wen X S 2013 Chin. Phys. B 22 014301

    [7]

    Williams K L, Kargl S G, Thorsos E I, Burnett D S, Lopes J L, Zampolli M, Marston P L 2010 J. Acoust. Soc. Am. 127 3356

    [8]

    Waters Z J, Simpson H J, Sarkissian A, Dey S, Houston B H, Bucaro J A, Yoder T J 2012 J. Acoust. Soc. Am. 132 3076

    [9]

    Décultot D, Liétard R, Maze G 2010 J. Acoust. Soc. Am. 127 1328

    [10]

    Chen Y F, Li G J, Wang Z S, Zhang M W, Jia B 2013 Acta Phys. Sin. 62 084302 (in Chinese) [陈云飞, 李桂娟, 王振山, 张明伟, 贾兵 2013 物理学报 62 084302]

    [11]

    Bucaro J A, Houston B H, Saniga M, Dragonette L R, Yoder T, Dey S, Kraus L, Carin L 2008 J. Acoust. Soc. Am. 123 738

    [12]

    Zheng G Y, Fan J, Tang W L 2010 Acta Acustica 35 31 (in Chinese) [郑国垠, 范军, 汤渭霖 2010 声学学报 35 31]

    [13]

    Ou H H, Au W W L, Syrmos V L 2010 Oceans 2010 MTS/IEEE Seattle Seattle, USA, September 20-23, 2010 p1

    [14]

    Anderson S D, Sabra K G, Zakharia M E, Sessarego J P 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 164

    [15]

    Laaboubi M, Aassif E, Latif R, Dliou A, Maze G, Décultot D 2013 Aerosp. Sci. Technal. 27 216

    [16]

    Tao R, Li X M, Li Y L, Wang Y 2009 IEEE Trans. Signal Process. 57 2852

    [17]

    Deng B, Wang X, Tao R, Liu X Z 2012 Acta Armament. 33 764 (in Chinese) [邓兵, 王旭, 陶然, 刘贤忠 2012 兵工学报 33 764]

    [18]

    Ozaktas H M, Kutay M A, Zalevsky Z 2001 The Fractional Fourier Transform with Applications in Optics and Signal Processing (New York: Wiley) pp1-5, 118-122

    [19]

    Tao R, Deng B, Wang Y 2006 Sci. China: Inform. Sci. 49 1

    [20]

    Sejdić E, Djurović I, Stanković L 2011 Signal Process. 91 1351

    [21]

    Chen Y, Zhao H C, Chen S, Zhang S N 2014 Acta Phys. Sin. 63 118403 (in Chinese) [陈勇, 赵惠昌, 陈思, 张淑宁 2014 物理学报 63 118403]

    [22]

    Tang W L 1994 Acta Acustica 19 92 (in Chinese) [汤渭霖 1994 声学学报 19 92]

    [23]

    Tang W L, Chen D Z 1988 Acta Acustica 13 29 (in Chinese) [汤渭霖, 陈德智 1988 声学学报 13 29]

    [24]

    Almeida L B 1994 IEEE Trans. Signal Process. 42 3084

    [25]

    Liu F, Xu H F, Tao R, Wang Y 2012 Sci. China: Inform. Sci. 55 1301

    [26]

    Ozaktas H M, Arikan O, Kutay M A, Bozdagi G 1996 IEEE Trans. Signal Process. 44 2141

    [27]

    Xu H F, Liu F 2010 Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Information and Automation Harbin, China, June 20-23, 2010 p408

  • [1] 邹继军, 常本康, 杨智, 张益军, 乔建良. 指数掺杂GaAs光电阴极分辨力特性分析. 物理学报, 2009, 58(8): 5842-5846. doi: 10.7498/aps.58.5842
    [2] 邓文娟, 彭新村, 邹继军, 江少涛, 郭栋, 张益军, 常本康. 变组分AlGaAs/GaAs透射式光电阴极分辨力特性分析. 物理学报, 2014, 63(16): 167902. doi: 10.7498/aps.63.167902
    [3] 陈勇, 赵惠昌, 陈思, 张淑宁. 基于分数阶傅里叶变换的弹载SAR成像算法. 物理学报, 2014, 63(11): 118403. doi: 10.7498/aps.63.118403
    [4] 邹露娟, 汪 波, 冯久超. 一种基于混沌和分数阶傅里叶变换的数字水印算法. 物理学报, 2008, 57(5): 2750-2754. doi: 10.7498/aps.57.2750
    [5] 韩庆生, 乔耀军, 李蔚. 基于全光时域分数阶傅里叶变换的光脉冲最小损伤传输新方法. 物理学报, 2011, 60(1): 014219. doi: 10.7498/aps.60.014219
    [6] 行鸿彦, 张强, 徐伟. 海杂波FRFT域的分形特征分析及小目标检测方法. 物理学报, 2015, 64(11): 110502. doi: 10.7498/aps.64.110502
    [7] 郭力仁, 胡以华, 董骁, 李敏乐. 运动目标激光微多普勒效应平动补偿和微动参数估计. 物理学报, 2018, 67(15): 150701. doi: 10.7498/aps.67.20172754
    [8] 夏峙, 李秀坤. 水下目标弹性声散射信号分离. 物理学报, 2015, 64(9): 094302. doi: 10.7498/aps.64.094302
    [9] 杨阳, 李秀坤. 水下目标声散射信号的时频域盲抽取. 物理学报, 2016, 65(16): 164301. doi: 10.7498/aps.65.164301
    [10] 陈宝信, 李 明, 张爱菊. 光束分数傅里叶变换几何特性的相空间束矩阵分析方法. 物理学报, 2007, 56(8): 4535-4541. doi: 10.7498/aps.56.4535
    [11] 胡珍, 范军, 张培珍, 吴玉双. 水下掩埋目标的散射声场计算与实验. 物理学报, 2016, 65(6): 064301. doi: 10.7498/aps.65.064301
    [12] 李斐, 饶长辉. 基于相位差混合处理方法的高分辨力成像技术. 物理学报, 2012, 61(2): 029502. doi: 10.7498/aps.61.029502
    [13] 屠惠琳, 肖绍球, 杨智杰, 王秉中. 基于时间反演电磁波的微结构天线的单频点超分辨力聚焦研究. 物理学报, 2014, 63(8): 084102. doi: 10.7498/aps.63.084102
    [14] 杨立学, 陈克安, 张冰瑞, 梁雍. 基于不相似度评价的水下声目标分类与听觉特征辨识. 物理学报, 2014, 63(13): 134304. doi: 10.7498/aps.63.134304
    [15] 赵道木, 王绍民. 失调分数傅里叶变换及其光学作用. 物理学报, 2001, 50(10): 1935-1938. doi: 10.7498/aps.50.1935
    [16] 吴 平, 吕百达, 陈天禄. 光束分数傅里叶变换的Wigner分布函数分析方法. 物理学报, 2005, 54(2): 658-664. doi: 10.7498/aps.54.658
    [17] 李金洋, 逯丹凤, 祁志美. 集成光波导静态傅里叶变换微光谱仪分辨率倍增方法. 物理学报, 2015, 64(11): 114207. doi: 10.7498/aps.64.114207
    [18] 胡水明, 何圣贵, 林 海, 程继新, 王湘淮, 郑晶晶, 成国胜, 朱清时. 高分辨傅里叶变换激光腔内吸收光谱方法:原理和应用. 物理学报, 2000, 49(8): 1435-1440. doi: 10.7498/aps.49.1435
    [19] 张美, 张显鹏, 李奎念, 盛亮, 袁媛, 宋朝晖, 李阳. 中子散射成像探测角分辨研究. 物理学报, 2015, 64(4): 042801. doi: 10.7498/aps.64.042801
    [20] 郑肇本, 黄曾旸, 汪德昭. 用极点方法识别水下目标. 物理学报, 1984, 33(4): 538-546. doi: 10.7498/aps.33.538
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-24
  • 修回日期:  2014-09-23
  • 刊出日期:  2015-03-05

水下目标几何声散射回波在分数阶傅里叶变换域中的特性

  • 1. 哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001;
  • 2. 哈尔滨工程大学水声工程学院, 哈尔滨 150001
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51279033)和黑龙江省自然科学基金(批准号: F201346)资助的课题.

摘要: 水下目标散射回波在时域、频域混叠在一起, 而且受声波入射角度的影响严重, 在不同的入射角度下表现出很大的差异, 需要建立全方位入射角度下回波分量的理论分析模型. 本文推导了目标几何声散射分量在分数阶傅里叶变换域中随入射角度变化的解析表达式; 确定了目标几何声散射回波分量在最佳分数阶傅里叶变换域中的全方位模型, 从理论上证明了目标回波的几何特征形式; 给出了离散分数阶傅里叶变换对声散射分量的分辨能力和计算精度与发射信号带宽和观测时间之间的关系. 实验数据处理表明, 建立的分数阶傅里叶变换域的全方位模型与目标几何特征是一致的, 对未知入射角度下的目标识别提供了理论依据.

English Abstract

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