水下目标回波分析.doc

实验4 水下目标回波分析姓 名： 逯仁杰 班 级：20120001（12级陈赓1班） 学 号： 2012011112 2015年5月1日1. 实验目的通过本实验的学习，使学生加深对声纳信号处理的基本过程的了解，知道基本的信号处理方法，为今后声纳信号处理的工作和学习建立概念、奠定坚实的基础。2. 基本原理CW信号，是一个持续一定时间的余弦函数。它在时域上波形就是余弦函数形式。频域上是一个余弦函数的频谱和矩形窗函数频谱进行卷积的形式。余弦函数频谱是一个冲击函数，而矩形窗的频谱是一个的形式。由自相关理论知道，CW信号的自相关函数在0点有最大值。而且随着两信号时间差的增大而减小。通过对信号的FFT变换，来分析接收到的信号的频率特性。通过对信号进行相关处理，来分析信号的时延时间。3.实验内容(1)观测时间长度对频率估计性能影响。(2)信噪比对频率估计性能影响。(3)对输出波束中的信号部分做谱分析。(4)估计接收到信号的频率特征。(5)对信号的时延进行估计。(6)对时延估计信号的影响因素进行分析。4.实验结果及分析clcclose allclear allN=1;ms=input(请输入观测时间（毫秒）:);ns=ms*1000;f=30e3;c=1500;k=c/f;theta=0*pi/180;d=0.095;fs=500e3;mk=2*(fix(d*sin(90*pi/180)*fs/c)+1;mk0=(mk+1)/2;nmax=(N-1)*(mk0-1)+1;snr=input(请输入信噪比(dB):);Am=sqrt(2*10(snr/10);for k=1:8000 ss(k)=Am*cos(2*pi*f*k/fs);end for i=1:N n=1:ns-nmax; tao=round(d*sin(theta)/c*fs); sig(i,:)=ss(n+tao*(i-1)+randn(1,ns-nmax); x1(:,i)=(sig(i,:).;end t1=(0:length(x1)-1)./fs);subplot(2,1,1)plot(t1,x1);set(gca,FontSize,20);title(CW加噪信号);xlabel(time/s)ylabel(Amplitude/V)grid;fftsig=fftshift(fft(x1,fs);f=-fs/2:fs/2-1;subplot(2,1,2)plot(f,abs(fftsig)set(gca,FontSize,20);xlim(-5e4 5e4)xlabel(frequency/Hz)ylabel(Amplitude)grid on一、观测时间3ms，信噪比为0dB时。2、 观测时间6ms，信噪比为0dB时。由以上两组图像分析可知，当增加观测时间时，频谱的幅度值有所增加，故分析频率值会更加清晰，误差也会降低。3、 观测时间3ms，信噪比为10dB时。在相同观测时间时，增加信噪比发现信号的可分辨能力又增加了，也就是信号频率的可分辨能力又有所增强。因此分析可知：增加信号的信噪比及增加信号的观测时间均可以增加信号的频率分辨能力。clc;close all;clear all;N=input(请输入阵元数：);SNR=input(请输入信噪比(dB):);f0=15e3;Tw=input(请输入脉冲宽度(s):);Bw=10e3;fs=400e3;band=f0-Bw/2 f0+Bw/2;t=0:1/fs:(Tw-1/fs);Wn=2*1000 2000/fs; bb=fir1(128,Wn,bandpass); sigref=0.6.*chirp(t,band(1),t(end),band(end);noise=normrnd(0,1,1,length(sigref);noise=filter(bb,1,noise);noise=noise/std(noise); noise=noise/10(SNR/20); sigref=sigref+noise;%sigref=sigref+normrnd(0,1,1,length(sigref);%sigref=filter(bb,1,sigref);sig1=zeros(1,1000) sigref zeros(1,2000);sig2=zeros(1,2000) sigref zeros(1,1000);t1=(0:length(sig1)-1)./fs);t2=(0:length(sig2)-1)./fs);figuresubplot(211)plot(t1,sig1)set(gca,FontSize,20); title(时延信号1);xlabel(time/s)grid onsubplot(212)plot(t2,sig2)set(gca,FontSize,20);title(时延信号2);xlabel(time/s)ylabel(Amplitude/V)grid onsigout=xcorr(sig2,sig1);len=length(sigout);tt=(-(len-1)/2:(len-1)/2)./fs;figureplot(tt,sigout)xlim(0 0.005)set(gca,FontSize,20);title(不同时延信号互相关);xlabel(time/s)ylabel(R(tau)grid on1、 N=10;SNR=20;Tw=0.006s滤波前：滤波后：滤波对于波形的平整性有一定的影响，但是对于接收到信号的相关参数并没有改变，所得到的信号的时延均为0.0025s。2、 N=10;SNR=0;Tw=0.006s可以分析出该信号的时延为0.005s，波形比信噪比高的要差一些，不利于分辨，容易出现误差，因此，增加信号的信噪比利于信号的时延分析。3、 N=10;SNR=20;Tw=0.03s增加观测时间长度后信号的分辨能力增强，因此增加观测时间长度有利于信号的延时估计。5.结论通过对实际回波信号的频域处理，可知信噪比SNR越大，且信号的观测时间越长越利于信号的频率分辨。对于信号时延的估计，SNR及信号的观测时间长度对其的影响是相同的：信噪比SNR越大，且信号的观测时间越长越利于信号的时延估计。6.总结及心得体会通过此次实验，我对常用信号有了