水声目标探测技术研究现状与展望
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基于环境适配的目标探测技术
海洋环境的复杂性和变异性，使得经典的信号探测与估计理论很难在实际海洋信道中获得良好稳定的性能，因此需要发展与水声物理场相结合、相适配的信号处理技术。匹配场处理（MFP）就是其中一种代表性技术，它是通过水声传播模型计算出的拷贝场与测量数据之间互相关，来实现对目标的探测与定位。MFP 与之后演化出的匹配模处理（MMP）、模基匹配滤波（MBMF）等方法构成了声场空时匹配处理方法的基础。由于考虑到海洋环境要素，匹配处理的性能理论上要优于传统基于统计特性的探测方法。但是，早期的 MFP 均是基于确定模型的，与实际海洋环境在时间与空间上的动态随机变化不相适应。因此近几十年来，各国研究人员一直在致力于研究能够适配实际海洋环境、宽容自适应的 MFP 方法，主要有 4 个研究方向。
从海洋声学建模方向出发，建立较好表征环境不确实性的声学模型。通过研究海洋学与水声学的随机建模、水声学与海洋学模型耦合等问题，分析水声信道不变特征和不确定性的表征和评估，利用海洋环境不确定性建模和声传播模型的输出，通过统计分析和概率描述等手段，建立能够较好表征环境不确实性的声学模型，以期减少模型失配对探测性能的影响。如针对主动声呐探测中所遇到的信道畸变，给出了 2 种信道模型（快速衰减模型、时间扩散模型）及其探测性能的比较；提出了适用于不同条件的 3 种模型（参数确知模型、环境变量随机模型、环境变量和源位置随机模型）及其探测方法，在低信噪比失配情况下取得了较好的探测性能。
研究宽容性处理方法，通过自适应处理、环境参数搜索优化等方法，解决水声信道不确实与环境参数不确知情况下环境失配、统计失配和系统失配等问题。针对宽容性处理的探测能力分析，提出了一种度量宽容性性能的量化指标，可以分析不同环境下宽容性探测能力。针对确定性失配问题，提出了多约束匹配场处理方法（MCM）、简化最小均方差方法（RMV）和邻域约束最小均方差方法（MV-NLC）等；针对不确知参数的失配情况，提出了不确定场优化处理方法（OUFP）、利用子空间特征提取的宽容性 MFP 方法、贝叶斯匹配场处理、Minimax 匹配场处理等。