微弱信号检测技术要求习题说课讲解.ppt

各章回顾和习题思考题：
1、随机过程的平稳性如何定义？（宽平稳和严平稳）。
答：严平稳：一个随机过程，它的n维概率密度（或n维分布函数）不随时间起点选择的不同而不同。
宽平稳：2、简述功率信号、能量信号的基本特征。
功率信号：在整个时间域内具有无限的能量，但平均功率是有限的信号。
能量信号：有无限大的周期，平均功率为0，但能量是有限的信号。
4.舰艇螺旋桨开始空化的速度称为什么？超过这个速度会出现什么情况？
答：螺旋桨开始空化的速度，称为临界航速。舰艇的航速一旦超过临界航速，螺旋桨空化发生，其连续谱噪声即剧烈增加。
5.简述水面舰船的频谱特点和潜艇的频谱特点。
答：水面舰船的正常巡航速度均在其临界航速以上，所以化们的噪声谱中通常包含很强的空化噪声连续谱，宽带总声级很高。频谱的特点是强连续谱加线谱。潜艇为了隐蔽自己经常在临界航速以下航行，其螺旋桨是不空化的，总声级很低。频谱的特点是很弱的连续谱加明显的线谱。6.简述深海海洋环境噪声的指向性以及浅海海洋环境噪声的指向性，并说明原因。
答：深海海洋环境噪声具有垂直指向性，由于海面风成噪声的影响。浅海海洋环境噪声认为是各向同性的，由于浅海的海底海面多次反射的原因。
7.简述舰船磁场的时域与频域特征
答：时域特征：

Hx、Hy、Hz分别称为舰船磁场的纵向分量、横向分量和垂直分量。Hx特征：Hx的纵向特性的波形通常具有正、负峰各一个。在高纬区（地磁Z较大，H较小）建造且在高纬区航行的舰船，Hx＝0的点多出现在舰船中部附近，而Hx的两个峰值则多出现在首尾附近，但对于在低纬区航行的舰船，在舰体中部附近既可能出现Hx＝0，也可能出现Hx的峰值。
Hz的特性：在北半球高纬区并在该区航行的船只，Hz在舰船下方的大部分区域都是正值，且峰值出现在舰船中部。在低纬度建造和航行的船只，Hz的纵向特性曲线的峰值位置随航向变化较大。但对于在北半球且在北半球航行的舰船，在舰船下方都会出现峰值。
频域特征：
(a)舰船磁场的频域成分属极低范围，一般为0.004～1.00Hz，中低速时上限不超过0.05Hz，高速时，上限约为1Hz。
(b)当水深不变，在低速时，舰船磁场的频率成分较少，带宽较窄，谱峰在低频方向。随着航速的增加，带宽变宽，出现多个谱峰，且向高频方向扩展。
(c)当航速不变，在浅水时，舰船磁场频率成分较多，带宽较宽，随着水深的增加，高频分量逐渐衰减，带宽变窄，谱峰个数减少且向低频方向移动。
总之，航行舰船形成的磁场信号是变化非常缓慢的超低频信号。8.简述舰船水压场的时域与频域特征（辅以图示）
答：时域特征：
舰船水压场的纵向特性有明显的三次脉冲性，首尾出现正压区，中部出现负压区，负压区的幅值和延伸范围均较大。
舰船水压场负压区长度不会小于0.7倍的舰长，而且随海深及正横距离的增加而增大。
影响负压区形状的主要因素是离舰体的远近，舰船高速航行时，水压场的平面特性等压线向后倾斜，如图1.5.6所示。且由于兴波的影响，在船尾后方将出现多个正负压力区。
频域特征：
当水深H、横距Y一定时，峰值频率和幅值随着航速的增加而增加。
当水深H、航速一定时，随着横距Y的增加，频谱向低频区压缩，峰值频率也向低频方向移动并且幅值减小。频谱主瓣变窄，次瓣成分减小。舰船水压场负压区长度不会小于0.7倍的舰长，而且随海深及正横距离的增加而增大。
当航速一定，Y=0时，幅值谱随水深H增加，频谱的峰值迅速减小，峰值频率降低，频域变窄。
总之，航行舰船形成的水压场信号是变化非常缓慢
的超低频信号，主要能量集中在0.15Hz以下。1.求周期性非对称方波脉冲序列的傅里叶系数，并画出它的系数幅度谱。
解：信号的基频
n次谐波的幅值和相角：

最后得傅立叶级数：
2、写出白噪声和限带白噪声的功率谱特征，并分别画出其自相关函数和功率谱图。
答：白噪声：
限带白噪声：3、已知离舰船中心200米处，带宽为100Hz的舰船
辐射噪声频带级为140dB，求舰船在中心频率50Hz
处的辐射声源级。
解：
思考题：
1、接收机进行动态范围压缩的必要性和实现动态范围压缩的方法。
答：由于以下三个原因，在微弱信号近感检测装置中进行动态范围压缩是必要的。
（1)环境干扰噪声的变化范围比较大，常常可达到几十分贝。在使用固定检测门限时，如不进行动态范围压缩，噪声级可以超过检测门限，引起检测装置的误动作。
（2)被检测的微弱信号的动态范围也很大，如主动声纳可达100分贝以上，不进行动态范围压缩，强信号可以引起检测装置的过大饱和，而非常弱的信号则使检测装置的信号太小，不易处理。
（3)为了进行信号源、噪声源的分类例如信号源强、弱的分类，需要进行动态范围压缩。
实现动态范围压缩的基本方法是对检测装置的接收机进行增益控制。增益控制方法有三种：自动增益控制（AGC)、时间增