水下目标方位估计的克拉美-罗界研究

作     者：曾雄飞 孙贵青 黄海宁 

作者机构：中国科学院声学研究所北京100190 

出 版 物：《电子与信息学报》 (Journal of Electronics & Information Technology)

年 卷 期：2013年第35卷第1期

页      面：92-98页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 082403[工学-水声工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家自然科学基金(10904160)资助课题 

主　　题：水声信号处理 近场测距 远场测向 窄带信号 宽带信号 克拉美-罗界 

摘      要：该文首次给出了任意平面离散阵列对水下窄带源和宽带源进行近场测距的克拉美-罗界(CRB),并进一步全面地推导了相应远场测向的CRB表达式。由此揭示了近场测距和远场测向的CRB的影响因素和特点:(1)两者的影响因素均可分为两部分:阵列相关因素,如阵列结构和阵列孔径等;目标信号相关因素,如目标的相对方位、信号频率、带宽和信噪比等。(2)两者均与信号带宽和谱密度函数构成的一个联合量成反比。(3)近场测距的CRB与目标距离的四次方成正比。(4)近场测距的CRB与基阵参考点的选择有关,而远场测向的CRB则与其无关。(5)对于均匀直线阵,近场测距CRB大致与阵列孔径的五次方成反比,而远场测向CRB则大致与阵列孔径的三次方成反比;对于均匀圆周阵,两者均与阵列孔径成反比,且与目标的相对方位无关。Monte-Carlo仿真结果验证了理论分析和上述结论的正确性。该文CRB不仅给出了近场测距和远场测向的最佳估计性能,而且为阵列及信号的设计提供了理论指导,以达到最优的测距和测向效果。