《基於壓縮感測理論的寬容匹配場處理技術研究》是依託浙江大學，由趙航芳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於壓縮感測理論的寬容匹配場處理技術研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：趙航芳
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
聲納技術面臨著發展不確實海洋環境下探測理論和方法問題。從自由場到波導再朝向動態不確實性環境，聲納信號運行的環境越來越複雜，提供的知識也越來越多，由只方位估計到方位-距離-深度估計，但複雜性提高的同時帶來的是不確實性增大，失配問題日趨嚴重，寬容性處理的理論和方法急待發展。本項目針對上述問題，充分發掘利用結構性- - 信道傳輸、空間譜的稀疏性和信道傳播知識，解決聲納寬容性探測中的若干關鍵問題。包括短陣和稀疏布陣的壓縮感測匹配場處理(CSMFP)、參量不確知和變化導致稀疏基矩陣失配時寬容CSMFP、運動目標基於狀態-空間模型的貝葉斯CSMFP，以及基於塊稀疏性知識的快速算法等。開發實時軟體仿真和測試系統，利用實測數據進行驗證。為CSMFP的理論發展和實用化打下基礎。
結題摘要
我們把水下航行的物體、海洋動態信道等都可以看作為廣義的水下目標，對水下目標三維定位一直以來是水聲信號處理的難點之一。因為海洋範圍大，空間與時間存在變化性，海洋環境的知識難以精確已知，從而導致基於聲傳播模型的水下目標三維定位多數情況下不能正確定位。項目研究開發的壓縮感測匹配場處理方法，把海洋中聲傳播看作為隨機過程，由統計知識構建觀測方程，具有較好的寬容性，同時，再進一步利用目標數目相較匹配場處理搜尋格線的稀疏性知識，通過仿真和實際數據分析，理論限與性能限的計算，對CS-R方法與常規匹配場處理方法、最小方差不失真回響、1-SVD壓縮感測方法進行了多方面的比較，結果說明CS-R方法能夠在寬容的基礎上實現高分辨，即具有常規方法的寬容性，又有著壓縮感測方法的高分辨性，是一種有套用前景的方法。CS-R將套用於在目前課題組承擔的海軍預研項目，用於水下目標的三維定位。海洋環境也是一個瀰漫、複雜的動力學系統，在其中除了集中性目標，還有海洋地球物理波這一類瀰漫性目標。聲波是海洋中能夠長距離傳輸的波，聲波在海洋中的傳播受到海洋介質特性和海洋動力學性質的影響，例如聲速隨深度的函式導致聲線多路徑傳播，不同路徑以不同的時延和到達角從聲源到達接收，導致接收的波形發生擴展。在水聲通信與海洋環境參量估計時，我們常常需要對不同路徑的信道進行估計與跟蹤，本項目開發研究的壓縮感測-卡爾曼濾波（CS-KF）方法可實現動態海洋信道的估計與跟蹤，可套用水聲通信和海洋監測中。課題組目前正承擔重點研發專項，需要實現大範圍長時間的海洋聲速場和流速場的估計，CS-KF方法可套用於深海多路徑的時延和到達角估計與跟蹤，進而通過逆問題求解實現海洋聲速場和流速場的估計。
