現代聲學科學與技術叢書：聲呐信號處理引論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李啓虎 著

圖書標籤:

• 聲呐
• 信號處理
• 現代聲學
• 聲學科學
• 聲學技術
• 引論
• 水聲
• 雷達
• 電子工程
• 通信工程

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030348333

版次：1

商品編碼：11896222

包裝：平裝

叢書名： 現代聲學科學與技術叢書

開本：16開

齣版時間：2012-06-01

用紙：膠版紙

頁數：322

字數：407000

正文語種：中文

內容簡介

　　《現代聲學科學與技術叢書：聲呐信號處理引論》內容提要：聲呐是目前用來進行水下觀測、定位、識彆和通信的主要設備，它在海洋開發中日益得到廣泛的應用；而聲呐工作狀態的優劣，很大程度上取決於海洋水聲環境和聲呐信號處理技術。
　　《現代聲學科學與技術叢書：聲呐信號處理引論》以簡明扼要的方式，嚮讀者介紹聲呐信號處理的基本原理及一些具有實用價值的熱點課題。
　　《現代聲學科學與技術叢書：聲呐信號處理引論》內容分為三篇：第1篇預備知識，介紹瞭聲呐信號處理中常用的基本知識，從信號與係統理論入手，進一步介紹估計與檢測理論：第二篇聲呐係統與波束成形理論，介紹瞭聲呐係統設計的一般概念，對波束成形和數字式聲呐的信號處理技術作瞭詳細的描述；第三篇，用專題選講的方式，針對水聲工程技術的特點，就人們感興趣的新技術和新概念作瞭簡單介紹。
　　《現代聲學科學與技術叢書：聲呐信號處理引論》內容廣泛、語言簡練、層次分明，適閤從事聲呐係統研究的設計師、工程技術人員，以及有關專業的技術人員參閱，也可作為水聲專業高年級學生的參考書。

內頁插圖

目錄

第一篇 預備知識
第一章 概率論
一、樣本空間與概率
二、隨機變量與分布函數
三、隨機變量的數字特徵
四、大數定理和中心極限定理
五、隨機過程簡介
參考文獻
第二章 信號與係統理論
一、信號與頻譜
二、綫性係統
三、信號的非綫性運算
四、最佳估計理論與檢測理論介紹
參考文獻

第二篇 聲呐係統與波束成形理論
第三章 聲呐係統設計的一般概念
一、聲呐係統的構成及特點
二、聲呐方程
三、水聲信道
四、海洋噪聲
五、海洋中的混響
六、艦艇輻射噪聲
七、聲呐信號的最佳檢測問題
三、圓陣與圓弧陣
四、加權與加檔
五、基元離散分布的空間基陣
六、連續分布的基陣
七、普通波束成形的實現
參考文獻
第五章 數字式聲呐的信號處理
一、引言
二、采樣與分層
三、數字濾波
四、快速傅裏葉變換（FFT）
五、數字多波束係統
六、時域上波束成形的新方法
七、頻域上的波束成形
八、自適應波束成形
參考文獻。

第三篇 專題選講
第六章 目標方位角、距離和速度的估計
一、聲呐係統中的參數估計問題
二、綫陣與圓弧陣的分裂波束定嚮
三、互譜法精確定嚮係統
四、目標測距與測速的實現
五、被動測距聲呐原理
六、對目標參數的自動判決
七、水聲信道的起伏對主動聲呐檢測的影響
參考文獻
第七章 聲呐設計中的計算機模擬
一、係統的計算機模擬的必要性
二、隨機信號的模擬
三、聲呐環境場的模擬
四、波束成形的計算機模擬
五、後置積纍的計算機模擬
六、其他常用算法
參考文獻

附錄
1 常用數據
2 1／K倍頻程
3 速度換算
4 長度換算
5 常用分貝換算
6 正態分布
7 sinc（x）函數錶
8 貝塞爾函數J0（x）和J1（x）

《現代聲學科學與技術叢書》已齣版書目

前言/序言

現代聲學科學與技術叢書：聲呐信號處理引論 圖書簡介 本書是一部關於聲呐信號處理領域的入門級專業著作，旨在為相關領域的科研人員、工程技術人員以及高等院校研究生提供一個全麵而深入的學習平颱。聲呐（SONAR，Sound Navigation and Ranging），作為一種利用聲波進行探測、定位、導航和通信的先進技術，其信號處理是實現這些功能的核心環節。從軍事應用到海洋科學研究，從工業檢測到醫療成像，聲呐技術無處不在，而理解和掌握其背後的信號處理原理，則是駕馭這一強大工具的關鍵。 本書並非簡單羅列各種算法，而是力求構建一個完整的知識體係，將復雜的聲呐信號處理過程分解為一係列邏輯清晰、循序漸進的環節。我們將從聲呐係統的基本構成齣發，詳細闡述聲波在介質中的傳播特性，以及聲呐設備在收發過程中産生的各類信號。在此基礎上，本書將深入探討聲呐信號處理的幾個核心方麵： 第一部分：聲呐係統基礎與信號模型 在正式進入信號處理之前，我們首先需要建立對聲呐係統整體的認知。本部分將係統介紹各類聲呐的類型，包括主動聲呐與被動聲呐，以及它們各自的工作原理和應用場景。我們將詳細解析聲呐係統的硬件組成，例如換能器、發射機、接收機、信號處理器以及顯示設備等，並重點關注聲波在水下或空氣等傳播介質中的物理特性，如衰減、摺射、反射、散射等現象。 接著，我們將引入聲呐信號的數學模型。這包括對迴聲信號、噪聲信號的建模。我們將探討不同類型的信號，如脈衝信號、連續波信號、調頻信號等，並分析它們在時域和頻域的特性。特彆地，我們將深入研究水聲信道對信號的影響，包括多徑效應、多普勒效應、信道衰落等，這些都是聲呐信號處理麵臨的挑戰。 第二部分：信號的采集與預處理 聲呐信號的質量直接影響後續處理的效果。因此，信號采集與預處理是至關重要的一步。本部分將詳細介紹聲呐信號的數字化過程，包括采樣定理、量化誤差等。我們將分析不同類型的傳感器（如壓電換能器、光縴傳感器等）及其信號采集特性。 預處理階段，我們將重點介紹降噪技術。在聲呐應用中，噪聲是無處不在的，包括環境噪聲（如海洋生物噪聲、船舶噪聲）、設備噪聲以及人為乾擾噪聲。我們將係統介紹經典的濾波算法，如Butterworth濾波器、Chebyshev濾波器、FIR濾波器和IIR濾波器等，並討論如何根據噪聲的特性選擇閤適的濾波器。此外，我們還將介紹更先進的降噪技術，例如維納濾波、小波降噪等。 第三部分：目標檢測與估計 在預處理後的信號中，如何準確地檢測齣目標的迴聲並估計其關鍵參數，是聲呐信號處理的核心任務。本部分將圍繞目標檢測展開。我們將從統計信號處理的角度齣發，介紹經典的檢測器，如匹配濾波器，以及它在脈衝信號檢測中的應用。我們將深入分析最大似然檢測器（MLD）和最大後驗概率檢測器（MAPD）等最優檢測理論，並討論在實際應用中的權衡。 除瞭檢測，我們還需要對目標進行參數估計，例如距離、速度、方位角、俯仰角等。本部分將介紹一係列參數估計算法。對於距離估計，我們將討論基於時延測量的方法，如互相關法。對於速度估計，我們將討論基於多普勒頻移測量的方法。對於方位角和俯仰角估計，我們將介紹波束形成技術，包括延遲求和波束形成、自適應波束形成（如LCMV、MVDR）等。我們將詳細闡述這些算法的原理、優缺點以及在不同場景下的適用性。 第四部分：目標識彆與分類 當多個目標存在時，如何區分並識彆齣特定的目標，是聲呐係統進一步提升性能的關鍵。本部分將聚焦於目標識彆與分類技術。我們將從目標散射特性的角度齣發，分析不同目標（如潛艇、水雷、魚群、海底地形等）産生的迴聲信號在時域、頻域和空間域上的差異。 我們將介紹基於特徵提取的方法。這包括提取信號的時域特徵（如包絡、瞬時頻率）、頻域特徵（如頻譜、共振頻率）以及空間域特徵（如波束圖、散射強度等）。在此基礎上，我們將介紹多種分類器，如支持嚮量機（SVM）、K近鄰算法（KNN）、決策樹、神經網絡等。我們將詳細闡述這些分類器的構建過程，包括特徵選擇、模型訓練和性能評估。 第五部分：先進聲呐信號處理技術 隨著聲呐技術的不斷發展，越來越多的先進信號處理技術被引入。本部分將對一些前沿技術進行介紹。 自適應信號處理： 針對時變和非平穩的聲呐信號，自適應算法能夠實時調整其參數以適應環境變化，例如自適應濾波、自適應波束形成。 機器學習與深度學習在聲呐中的應用： 近年來，機器學習和深度學習在聲呐信號處理領域取得瞭顯著進展。我們將介紹如何利用深度神經網絡（DNN）、捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等模型來實現更精確的目標檢測、識彆和分類。 分布式與協同聲呐： 隨著傳感器網絡的發展，分布式和協同聲呐成為研究熱點。我們將探討如何利用多個聲呐傳感器進行協同探測和信息融閤，以提升探測範圍和精度。 信號處理在水聲通信中的應用： 聲呐技術也廣泛應用於水下通信。本部分將簡要介紹水聲信道的特點以及在通信係統中應用的信號處理技術，如調製解調、均衡等。 第六部分：實驗與仿真 理論知識的學習離不開實踐。本部分將引導讀者進行聲呐信號處理的實驗與仿真。我們將介紹常用的聲呐信號處理軟件工具，如MATLAB、Python等，並提供一些經典的仿真案例，例如脈衝信號檢測仿真、波束形成仿真、目標識彆仿真等。我們還將討論如何設計和進行實際的聲呐實驗，並對實驗結果進行分析。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 本書不僅深入闡述瞭聲呐信號處理的理論基礎，還提供瞭豐富的實例和仿真指導，幫助讀者將理論知識應用於實踐。 係統性與全麵性： 本書構建瞭一個完整的聲呐信號處理知識體係，涵蓋瞭從基礎概念到前沿技術的各個方麵。 循序漸進的教學方法： 本書從易到難，由淺入深，適閤不同背景的讀者學習。 麵嚮工程應用： 本書緊密結閤聲呐技術的實際應用需求，旨在培養具備解決實際工程問題能力的專業人纔。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解聲呐信號的産生、傳播、接收以及處理的全過程，掌握各種先進的信號處理算法，並能夠將其應用於實際的聲呐係統設計、開發和優化中。本書將是您深入探索聲呐科學與技術世界的寶貴指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜，在於它能夠將一個相對專業和復雜的領域——聲呐信號處理，以一種如此生動和富有啓發性的方式呈現齣來。我起初抱著瞭解一下的心態翻開，結果卻被深深吸引。作者在開篇就設置瞭一個引人入勝的引子，通過描述聲呐在實際應用中的重要作用，迅速抓住瞭我的注意力。接著，書中對於聲呐信號産生和傳播過程的講解，一點也不顯得晦澀難懂，反而充滿瞭趣味性。我尤其喜歡作者在講解信號處理中的各種概念時，所使用的類比和實例。比如，在解釋去噪技術時，作者會將其比作在嘈雜的環境中辨彆朋友的聲音，這種生動形象的比喻，讓我一下子就抓住瞭核心思想。書中對於信號的頻譜分析，以及各種濾波器的原理和應用，都做瞭深入淺齣的介紹。我之前對這些概念總是感覺很模糊，但通過這本書的講解，我仿佛看到瞭信號的“內在結構”，理解瞭它們是如何被“塑形”和“淨化”的。更令我興奮的是，書中還探討瞭一些更高級的主題，比如目標跟蹤和分類，以及一些新興的聲呐技術，這讓我看到瞭聲呐信號處理廣闊的發展前景。總的來說，這本書不僅提供瞭豐富的專業知識，更重要的是，它激發瞭我對這個領域的濃厚興趣，讓我覺得學習聲呐信號處理是一件既有挑戰又充滿樂趣的事情。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將踏入科研領域的研究生，我一直在尋找一本能夠係統性地介紹聲呐信號處理的教材。經過多方比較，我選擇瞭這本《聲呐信號處理引論》。讀過之後，我隻能說，我的選擇是正確的，甚至可以說是極其幸運的。這本書的結構設計非常閤理，從最基礎的聲學物理原理齣發，逐步深入到信號的産生、接收、傳輸以及各種復雜的處理技術。書中對聲學基本理論的闡述，比如傳播損耗、多徑效應等，都清晰易懂，為後續的信號處理打下瞭堅實的基礎。我特彆贊賞書中對信號時域和頻域分析方法的詳細講解，這兩種分析方法是聲呐信號處理的基石，作者通過豐富的圖例和數學推導，讓我能夠深刻理解信號的特徵以及如何從信號中提取有用的信息。此外，書中關於目標檢測與識彆的部分，詳細介紹瞭各種經典的算法，如匹配濾波、能量檢測等，並對它們的性能進行瞭比較分析。這一點對於我進行相關的研究項目非常有幫助。讓我印象深刻的是，書中不僅介紹瞭傳統的信號處理方法，還涉及瞭一些前沿技術，如自適應濾波、神經網絡在聲呐信號處理中的應用等，這讓我對該領域的未來發展有瞭更廣闊的視野。總體而言，這本書內容翔實，邏輯嚴謹，論述深入淺齣，非常適閤作為聲呐信號處理的入門及進階教材，為我的學術研究提供瞭堅實而可靠的支撐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是為我這種對聲呐技術充滿好奇，卻又苦於無從下手的人量身定做的。我一直對海洋世界和水下探測很著迷，聲呐作為水下“眼睛”，其背後的科學原理和技術應用，對我來說就像一個充滿神秘感的黑箱。這本書的名字，"聲呐信號處理引論"，就像一把鑰匙，承諾著能為我揭開這個黑箱的秘密。我期待的是，它能用一種我這個門外漢也能理解的方式，深入淺齣地講解聲呐信號是如何産生的，又是如何被接收、被處理的。比如，我一直很好奇，聲呐是如何區分海底的岩石、沉船和魚群的？信號的微弱和乾擾又該如何剋服？這本書的“引論”二字，讓我相信它不會上來就拋齣一堆高深的公式和理論，而是會有一個循序漸進的學習路徑，從最基礎的概念講起，逐步深入到信號的時域、頻域分析，再到各種濾波、去噪、目標識彆的技術。我特彆希望能看到一些實際的聲呐應用案例，比如搜救、地質勘探，甚至軍事偵察，這樣能讓我更好地理解書中的理論知識是如何轉化為實際能力的。如果書中還能配以清晰的圖示和案例分析，那就更完美瞭，能幫助我更直觀地理解那些抽象的信號處理過程。總而言之，我對這本書抱有極高的期望，希望它能點燃我對聲呐科學的興趣，並為我今後的深入學習打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直對海洋科學充滿瞭敬畏和好奇，而聲呐作為海洋探索不可或缺的工具，其背後的技術對我來說一直是個謎。讀瞭這本書，我感覺自己像是經曆瞭一次“海底探險”，不僅看到瞭聲呐是如何工作的，更深入瞭解瞭那些“幕後英雄”——信號處理技術。書中的第一部分，對於聲呐係統基本組成和工作原理的介紹，就如同是給我的“海底地圖”，讓我對整個聲呐的運作流程有瞭一個大緻的瞭解。特彆是關於聲波在水中的傳播特性，比如迴聲的産生和接收，以及各種影響因素，都被解釋得條理清晰。然後，當我進入信號處理的部分，簡直是大開眼界。從簡單的濾波技術，到復雜的自適應算法，作者都用通俗易懂的語言和形象的比喻進行講解。我曾經以為信號處理是很枯燥的數學遊戲，但這本書讓我發現，它其實是在和“水下的信息”進行一場精彩的博弈，如何從嘈雜的環境中“撈齣”有用的信息，就像是在海底尋寶。書中還提到瞭很多實際的應用場景，比如海洋生物的聲音識彆、海底地形測繪等，這些都讓我覺得聲呐信號處理離我們並不遙遠，而是與我們的生活息息相關。這本書讓我對聲呐技術充滿瞭新的認識，也激起瞭我進一步探索的欲望。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前對聲呐這個領域知之甚少，隻知道它大概是用於水下探測的。翻開這本書，我本以為會看到一些枯燥的技術說明，但很快就被其內容所吸引。作者在開篇就巧妙地引入瞭一些引人入勝的場景，比如潛艇如何在茫茫大海中“看見”敵人，或者科學傢如何利用聲呐繪製齣前所未有的海底地貌圖。這些生動的故事讓我立刻對聲呐信號處理産生瞭濃厚的興趣。書中對於信號的産生原理，從換能器的基本工作方式到聲波在水中的傳播特性，都做瞭非常詳盡的介紹，這讓我對聲呐工作的基礎有瞭更清晰的認識。更令我驚喜的是，書中對於信號處理的講解，並非隻是羅列算法，而是從解決實際問題的角度齣發，詳細闡述瞭各種處理方法背後的邏輯和優缺點。例如，在講解噪聲抑製時，作者不僅介紹瞭各種濾波器，還分析瞭不同場景下哪種濾波器更有效，甚至還提到瞭機器學習在其中的應用，這讓我感受到瞭聲呐技術發展的脈搏。而且，書中還穿插瞭一些數學公式，但作者的講解非常到位，讓人即使對數學不是特彆精通，也能理解其核心思想。這本書給我最深的感受是，它並非一本純粹的技術手冊，而是一本能夠激發讀者思考，引導讀者探索的學術讀物，讓我覺得聲呐信號處理不僅僅是一門技術，更是一門充滿智慧的藝術。

評分☆☆☆☆☆

不錯，看瞭目錄暫時，是我所需要的。

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還不錯，嗯