本書系統(tǒng)地介紹了水聲探測與通信原理。全書共 14 章，分為上下篇，上篇（第1～9章）主要敘述聲吶檢測、測向、測距、測速，以及水聲目標定位、跟蹤、偵察的原理和方法，并結(jié)合近年來水下目標探測技術(shù)的發(fā)展介紹幾種主要的非聲探測方法；下篇（第10～14章）主要敘述水聲通信信道、水聲信源編碼、水聲信道編碼、水聲通信調(diào)制解調(diào)的原理和方法，并介紹水聲通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀、特點和結(jié)構(gòu)。本書以水聲目標檢測、位置和聲要素測量、水聲通信為線索，水聲探測原理部分注重對信號和干擾的理解及其內(nèi)在信息的利用；水聲通信原理部分兼顧通信基本理論和水聲信道特點。本書可作為水聲工程專業(yè)本科、研究生和教師的參考書，也可供聲吶研發(fā)和使用人員參考。
姚直象，男，1976年3月生，江西人，哈爾濱工程大學水聲工程專業(yè)博士畢業(yè)。現(xiàn)為海軍工程大學副教授，碩士生導(dǎo)師。主要從事水下預(yù)警探測領(lǐng)域教學與科研工作，主持國家自然科學基金、中國博士后基金、預(yù)研、軍內(nèi)科研等十余項課題研究，發(fā)表學術(shù)論文30多篇，主要研究方向為被動聲吶探測技術(shù)、聲矢量信號處理及應(yīng)用等。
目 錄
上篇 水聲探測原理
第1章 緒論 002
1.1 概述 002
1.2 聲吶系統(tǒng)的分類 004
1.2.1 引言 004
1.2.2 按工作原理分類 004
1.2.3 按裝置體系分類 007
思考題與習題 012
參考文獻 013
第2章 聲吶檢測原理 014
2.1 能量檢測 014
2.2 正交相關(guān)檢測 016
2.3 線譜檢測 018
2.4 歷程檢測 022
思考題與習題 023
參考文獻 023
第3章 聲吶測向方法 024
3.1 波束形成 025
3.2 最大值測向 028
3.3 相位法測向 031
3.4 振幅差值法測向 035
3.5 相位幅度法測向 038
3.6 相關(guān)法測向 039
3.7 互譜法測向 041
3.7.1 分裂波束相位差 042
3.7.2 互譜測向原理 044
3.8 矢量水聽器測向原理 047
3.9 高分辨空間方位估計算法 051
3.9.1 MUSIC算法 052
3.9.2 ESPRIT算法 054
思考題與習題 057
參考文獻 058
第4章 聲吶測距方法 059
4.1 主動聲吶測距方法 059
4.1.1 脈沖測距法 059
4.1.2 調(diào)頻信號測距法 062
4.1.3 相位測距法 073
4.2 被動聲吶測距方法 075
4.2.1 概述 075
4.2.2 被動測距幾何原理 077
4.2.3 測距誤差分析 079
4.2.4 時延估計 084
思考題與習題 086
參考文獻 086
第5章 聲吶測速方法 087
5.1 目標速度測量 088
5.1.1 位變率測速法 088
5.1.2 多普勒測速法 090
5.2 本艦航速測量 092
5.2.1 多普勒測速 093
5.2.2 相關(guān)測速 102
思考題與習題 110
參考文獻 110
第6章 水聲目標定位方法 111
6.1 聲吶浮標定位 111
6.1.1 LOFAR法 111
6.1.2 CODAR法 115
6.1.3 HYFIX法 116
6.2 多平臺聯(lián)合定位 117
6.3 單平臺被動定位 119
6.3.1 目標運動分析 120
6.3.2 匹配場處理 123
思考題與習題 125
參考文獻 125
第7章 聲吶目標跟蹤方法 126
7.1 主動聲吶目標跟蹤方法 127
7.1.1 目標參數(shù)估計 127
7.1.2 目標跟蹤 128
7.2 被動聲吶目標跟蹤方法 130
7.2.1 振幅比較法 131
7.2.2 分裂波束互譜法 133
7.2.3 線譜跟蹤 133
思考題與習題 134
參考文獻 134
第8章 水聲偵察原理 135
8.1 主動聲吶信號捕捉 136
8.1.1 主動聲吶信號捕捉理論依據(jù) 136
8.1.2 時頻聯(lián)合捕捉信號 137
8.2 主動聲吶信號參數(shù) 141
8.2.1 主動聲吶信號描述 141
8.2.2 幾種主動聲吶信號 142
思考題與習題 144
參考文獻 144
第9章 水下目標非聲探測 145
9.1 水下目標非聲探測手段 145
9.1.1 雷達探潛技術(shù) 145
9.1.2 磁探儀探潛技術(shù) 147
9.1.3 尾跡探潛技術(shù) 148
9.1.4 激光探潛技術(shù) 152
9.1.5 電場探潛技術(shù) 153
9.1.6 生物光尾跡探潛技術(shù) 154
9.1.7 其他探潛技術(shù) 154
9.2 聲與非聲聯(lián)合探潛手段 155
思考題與習題 156
參考文獻 156
下篇 水聲通信原理
第10章 水聲通信信道 158
10.1 水聲通信概況 158
10.1.1 水聲通信系統(tǒng)基本組成 160
10.1.2 水聲通信系統(tǒng)的主要性能指標 164
10.1.3 水聲通信聲吶方程 166
10.2 水聲通信信道 166
10.2.1 水聲通信信道的特點 167
10.2.2 水聲通信信道對水聲通信的影響 169
10.2.3 應(yīng)對水聲通信信道影響的對策 179
思考題與習題 184
參考文獻 184
第11章 水聲信源編碼 185
11.1 概述 185
11.2 信源編碼定理 186
11.2.1 等長碼編碼定理 188
11.2.2 變長碼編碼定理 192
11.2.3 限失真信源編碼定理 197
11.3 常用無失真信源編碼 198
11.3.1 香農(nóng)編碼 198
11.3.2 費諾編碼 199
11.3.3 哈夫曼編碼 200
思考題與習題 203
參考文獻 204
第12章 水聲信道編碼 205
12.1 概述 205
12.2 信道模型和信道容量 206
12.2.1 信道模型 206
12.2.2 信道容量 211
12.3 信道編碼基本原理 213
12.3.1 信道編碼定理 213
12.3.2 差錯控制編碼 218
12.4 常用信道編碼技術(shù) 223
12.4.1 線性分組碼 223
12.4.2 循環(huán)碼 231
12.4.3 BCH碼 233
12.4.4 卷積碼 234
12.4.5 Turbo碼 238
思考題與習題 240
參考文獻 240
第13章 水聲通信調(diào)制解調(diào) 241
13.1 概述 241
13.2 模擬調(diào)制系統(tǒng) 243
13.2.1 標準振幅調(diào)制 243
13.2.2 雙邊帶調(diào)制 246
13.2.3 單邊帶調(diào)制 246
13.2.4 殘留邊帶調(diào)制 249
13.3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 249
13.3.1 2ASK 250
13.3.2 2FSK 253
13.3.3 2PSK 257
13.3.4 多進制數(shù)字調(diào)制 260
13.4 新型數(shù)字調(diào)制技術(shù) 266
13.4.1 正交振幅調(diào)制 266
13.4.2 最小頻移鍵控 268
13.4.3 頻分復(fù)用 271
13.5 水聲擴頻通信 275
13.5.1 偽隨機序列 275
13.5.2 擴頻技術(shù) 283
13.6 水聲通信信號接收處理技術(shù) 286
13.6.1 均衡技術(shù) 287
13.6.2 分集技術(shù) 290
13.6.3 時間反轉(zhuǎn)技術(shù) 291
13.7 同步原理 294
13.7.1 載波同步 295
13.7.2 碼元同步 300
13.7.3 群同步 303
思考題與習題 307
參考文獻 307
第14章 水聲通信網(wǎng)絡(luò) 308
14.1 概述 308
14.2 UAN的發(fā)展現(xiàn)狀和特點 309
14.2.1 UAN的發(fā)展現(xiàn)狀 309
14.2.2 UAN的特點 310
14.3 UAN的分層結(jié)構(gòu)和拓撲結(jié)構(gòu) 312
14.3.1 UAN的分層結(jié)構(gòu) 312
14.3.2 UAN的拓撲結(jié)構(gòu) 315
14.4 水下自組織網(wǎng)絡(luò) 319
14.5 水下聲學傳感器網(wǎng)絡(luò) 323
思考題與習題 324
參考文獻 324
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