第8章噪声和混响背景下信号检测：检测阈
混响背景下的CW信号检测
ａ ｏ —ｔ ｔ ｎ ｒ ａ ｄ ｍ ｒ ｃ ｓ ， ｉｈ ｄ ｇａ ｅ ｈ ｅ ｏ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｍａｃ ｅ ｉ ｅ ｈ ｔ ｉ ｔ ｅ ｏ ｔ ｍ ｅｅ ｔｒ ｉ ｈ ｔ ａ ｋ ｓａ ｎ ｎ ｓａｉ ａ ｒ ｎ ｏ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗｈ ｃ ｅ ｒｄ ｓ ｔｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｔｈ ｄ ｆ ｔｒ ｔ ａ ｓ ｈ ｐ ｉ ｏ ｙ ｆｍ ｌ ｍｕ ｄ ｔ ｃｏ ｎ ｗ ｉ ｂ ｃ — ｅ
第２ ４卷 第 ６期
２ｏ ０ ８年 １ 月 ２
信 号 处 理
Ｓ ＧＮ ＲＯＣ Ｓ Ｉ Ｉ ＡＬ Ｐ Ｅ Ｓ ＮＧ
Ｖｏ． ４． Ｎｏ． １２ ６
Ｄ ｅ２ ｏ ｅ ．０ ８
混 响背 景 下 的 Ｃ 信 号 检 测 Ｗ
宋春云 雷亚辉 丁士圻
（． １ 哈尔滨工程 大学水声工程学院， 黑龙江哈 尔滨 １００ ； ． ５０ １ ２ 中国电子科 技集 团公 司第三十六研 究所 ， 浙江 嘉兴 ３４ ３ １０ ３ ３ 通信系统信息控制技术 国家重 点实验 室， ． 浙江嘉兴 ３４ ３ ） １０ ３
（ ． ｃｏｌ ｆ ｎ ｅ ａ ｒ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｈ ｒｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＵ ｉ ｒ ｔ， ａｂｎ１０ ０ ，ｈｎ ； １ Ｓｈｏ ｏ ｄ ｒ ｔ ｇ ｅｒ ， ａ ｎ ｎｉ ｅｉ ｎ ｅｓｙ Ｈ ｒｉ ５ ０ １ Ｃ ｉａ Ｕ ｗ ｅＥ ｎ ｎ ｂ ｎ ｎ ｖ ｉ
混响背景下信号的检测技术研究的开题报告
混响背景下信号的检测技术研究的开题报告一、选题背景与意义随着数字信号处理技术的不断发展，人们对于音频处理方面的需求也越来越高。
混响效果作为一种常见的音频效果，被广泛应用于音乐制作、影视制作等领域中。
但是，在混响效果下，信号的检测技术存在着很大的挑战。
因此，本课题将探讨混响背景下信号的检测技术。
本课题的研究内容将有助于深入探究混响效果对于信号检测的影响，为音频处理技术的发展提供新的参考依据。
同时，本课题还有助于提高人们对于音频处理中信号处理算法的认识和理解，对于音乐、影视制作等领域提供更为优质的音频处理服务。
二、研究内容与思路本课题将探究混响背景下信号的检测技术，主要研究内容包括：1.深入研究混响效果对于信号检测的影响机制，探讨混响效果对于信号的变化程度、频率特性等方面的影响；2.基于现有的信号处理算法，设计针对混响背景下信号的检测算法，解决混响效果对于信号检测的影响问题；3.设计实验方案，验证所设计的算法在混响背景下的检测效果，并与传统的信号处理算法进行比较。
主要思路：1.收集和整理相关文献和资料，深入了解混响效果对信号的影响特性和现有的信号处理算法；2.针对混响背景下信号的检测问题，设计合适的检测算法，并对算法进行优化和改进；3.通过实验测试，对于所设计的算法进行验证和评估，并与传统的信号处理算法进行比较分析。
三、预期研究结果预期研究结果包括：1.深入探究混响效果对于信号的影响机制，推广混响效果对于音频信号处理的影响特性；2.设计出一套针对混响背景下信号的检测算法，解决混响背景下信号检测的问题；3.通过实验验证，评估所设计算法的实用性和稳定性，提出算法的优化和改进方向；4.为音频信号处理领域提供新的思路和技术支持，对于音乐、影视制作等领域提供更为优质的音频处理服务。
四、研究计划和进度安排本课题的研究时间约为一年，具体的进度安排如下：第一阶段：文献调研（1个月）收集和整理相关文献和资料，深入了解混响效果对于信号的影响机制和现有的信号处理算法。
工业企业职工听力保护规范
工业企业职工听力保护规范卫生部1999年发布第一章总则第一条为保护在强噪声环境中作业职工的听力，降低职业性噪声聋发病率，根据《劳动法》及职业病防治的有关规定，制定本规范。
第二条本规范适用于各类工业企业(以下简称“企业”)噪声作业场所职工的听力保护。
凡有职工每工作日8小时暴露于等效声级大于等于85分贝(以下简称“LAeq, 8〔85dB〕”)的企业，都应当执行本规范。
第三条企业应根据本规范要求，结合自身实际情况制订本单位职工听力保护计划，并指定接受过专门培训的人员负责组织和实施。
第二章听力保护的基本内容和要求第四条本规范所称听力保护包括噪声监测、听力测试与评定、工程控制措施、护耳器的要求及使用、职工培训以及记录保存等方面内容。
第五条企业应当根据噪声监测，确定本企业暴露于LAeq, 8(85dB)的职工人群。
监测结果应以书面形式通知有关职工。
第六条对于暴露于LAeq, 8(85dB)的职工，应当进行基础听力测定和定期跟踪听力测定，评定职工是否发生高频标准听闻偏移(HSTS)。
当跟踪听力测定相对于基础听力测定，在任一耳的3000、4000和6000hz频率上的平均听闻改变等于或大于lOdB时，确定为发生高频标准听阈偏移。
对于发生高频标准听阈偏移的职工，企业必须采取听力保护措施，防止听力进一步下降。
第七条职工暴露于作业场所LAeq, 8(90dB)的，应当优先考虑采用工程措施，降低作业场所噪声。
噪声控制设备必须经常维修保养，确保噪声控制效果。
第八条职工暴露于LAeq, 8(85dB)的，应当配备具有足够声衰减值、佩戴舒适的护耳器，并定期进行听力保护培训、检查护耳器使用和维护情况，确保听力保护效果。
第九条企业应当建立听力保护档案，按规定记录、分析和保存噪声暴露监测数据和听力测试资料。
第三章噪声监测第十条企业应当每年对作业场所噪声及职工噪声暴露情况至少进行一次监测。
在作业场所噪声水平可能发生改变时，应当及时监测变化情况。
混响背景下宽带信号的检测
最小，其中 N 是混响时间序列的长度。
３ 次最佳检测器原理
主动声纳中信号的检测问题可归纳为以下 的假设检验问题：
H 0 : y (t ) = w(t ) + n(t ) H 1 : y (t ) = x (t ) + w(t ) + n(t )
的。这样为保证用来白化包含整个信号段的
其中 y (t ) 、x ( t ) 、w ( t ) 、n ( t ) 分别代表接收数据、 目标信号、海洋混响和白噪声，其中海洋混响 是一种有色噪声。在白噪声情况下的最佳匹配 滤波检测器输出的频域表示式为：
１ 引言
混响是海底、海面的不平整性和海水中随 机分布的不均匀性散射造成的，是主动声纳的 主要背景干扰。不同于海洋噪声，混响是由发 射信号引起的， 随发射信号强度的增大而增大， 其谱结构与发射信号具有一定的相似性，常被 视为是一种非平稳的有色干扰噪声 [1][2] 。在主 动声纳系统中，常规匹配滤波是一种重要的信 号检测技术，它是在理想传输信道和白噪声干 扰条件下具有最大输出信噪比的最佳检测器。 而在有色的混响背景干扰下，匹配滤波器的性 能受到一定程度的限制，这种背景干扰下的信 号检测问题，如果直接求解比较复杂，于是人 们想到能不能设计一种线性滤波器，把有色噪 声过滤成白噪声，这样就可以利用熟知的白噪 声处理方法来达到检测的目的，这种方法称之 为预白化方法。本文主要是在假设混响为局部 平稳的条件下，利用混响 AR 模型构造一种白 化次最佳检测器应用于混响背景下的信号检 测，并将这种白化次最佳检测器与未白化的常 规匹配滤波检测器做性能比较。
从上式可以看出，只要是满足 s1 = ks 2 （k 为常 数） ，则 d I ( s1 , s 2 ) 为 0 ，Itakura 距离越大，说明 谱结构的差异性越大。下面利用混响的 AR 谱 来计算 Itakura 距离，从而衡量混响的平稳性。 图 2 是根据实际混响数据计算的 Itakura
噪声背景下的周期信号检测
噪声背景下的周期信号检测电子信息学院1120141454 焦奥摘要：本文对在含噪声背景下的周期信号检测进行了分析。
先提出通过自相关函数检测周期信号的理论方法，然后进行matlab仿真并辅以结果分析。
最后，本文探讨了其他在含噪声背景下进行信号检测的方法。
关键词：周期信号检测；噪声；自相关1.引言在噪声背景下检测信号，是通信工程的一个重要课题，也是雷达信号检测的一项重要任务。
例如，雷达接收机接收到的回波信号总是伴随着噪声与干扰，噪声与干扰的存在影响了雷达对是否检测到目标的判断。
当雷达发射周期信号时，遇到目标后雷达将接收到反射回来的周期信号并伴随着噪声与干扰；当无目标信号检测时，雷达将接收到噪声与干扰。
雷达根据是否接收到周期信号来判断是否检测到目标。
2.研究问题设 y(t)为雷达接收机接收到的信号，无目标信号反射时，雷达将接收到噪声与干扰 n(t)，此时，当雷达发射周期信号时，遇到目标后雷达将接收到反射回来的周期信号 s(t)并伴随着噪声和干扰，此时y(t)=s(t)+n(t)假设 s(t)为周期性的随机信号， n(t)为非周期噪声，记代表 s(t)的随机过程为 S(t)、代表 n(t)的随机过程为 N(t)，并假设 S(t)与N(t)为相互独立的遍历性随机过程。
3.理论分析由自相关函数的定义可知，R Y(τ)=Ε(y(t)y(t+τ))=Ε[(s(t)+n(t))(s(t+τ)+n(t+τ))]=Ε[s(t)s(t+τ)+n(t)s(t+τ)+s(t)n(t+τ)+n(t)n(t+τ)] =Ε[s(t)s(t+τ)]+Ε[n(t)s(t+τ)]+E[s(t)n(t+τ)]+E[n(t)n(t+τ)]=R S(τ)+R NS(τ)+R SN(τ)+R N(τ)即接收信号的自相关函数可以分解为四个与发送信号和噪声有关的自相关函数。
其中，高斯白噪声的自相关函数 R N(τ)只在零点处有最大值，而其余点可认为其值等于零；而由于信号和噪声的独立性，可以得到R SN(τ)=E[s(t)n(t+τ)]=E[s(t)]∙E[n(t+τ)]R NS(τ)=E[n(t)s(t+τ)]=E[n(t)]∙E[s(t+τ)]而高斯白噪声的期望值为零，所以在零点之外，R SN(τ)=R NS(τ)= 0，接收信号的自相关函数成为R Y(τ)=R S(τ)=Ε[s(t)s(t+τ)]因为发送信号具有周期性，即s(t)=s(t+T) ,s(t+τ)=s(t+τ+T)所以自相关函数作如下变换R Y (τ+T )=R S (τ+T )=Ε[s (t +T )s (t +T +τ)]=Ε[s (t )s (t +τ)]=R Y (τ)故自相关函数也具有相同的周期性。
第9章 噪声中信号的检测
第9章 噪声中信号的检测前一章学习了经典假设检验理论，本章将要运用假设检验理论讨论噪声中信号的检测问题或最佳接收机的设计问题，在这里信号检测的含义是指从含有噪声的观测过程中判断是否有信号存在或区分几种不同的信号；而接收机实际上是对观测过程实施的数学运算。
为了设计最佳接收机，首先需要指定设计准则，这可以采用第8章介绍的判决准则，然后相对于选定的准则来设计接收机，在设计通信系统的接收机时，通常采用最小错误概率准则，而对于雷达和声纳系统则采用纽曼-皮尔逊（Neyman-Pearson ）准则。
本章只介绍高斯白噪声环境下信号的检测问题，高斯有色噪声以及非高斯噪声环境下的检测问题请读者参看其它相关教材。
9.1 高斯白噪声中确定性信号的检测考虑一个简单的二元通信系统，系统发送信号)(0t y 或)(1t y ，两个信号是完全已知的，假定接收机的观测时间间隔为(0,T)，由于信道噪声的影响，接收到的信号受到噪声的污染，因此接收机观测到的过程为：0011:()()()0:()()()0H z t y t v t t TH z t y t v t t T=+<<=+<< (9.1.1)其中噪声)(t v 假定是零均值的高斯白噪声，功率谱密度为2/0N 。
现在要设计一种接收机，通过对观测过程)(t z 的处理，对(9.1.1)式的两种假设作出判决。
由假设检验理论可知，最佳接收机的结构由似然比计算器与一个门限比较器组成，然而在第8章，涉及的观测数据都是离散的，因此要运用假设检验理论来解决噪声中信号的检测问题。
首先需要将连续的观测过程离散化，然后再计算似然比。
假定噪声)(t v 为一带限噪声，功率谱密度为 0()/2,v G N ω=ω<Ω (9.1.2)很显然，当Ω→∞时，带限过程趋于白噪声。
带限过程的相关函数为 τΩτΩ⋅πΩ=τ)sin(2)(0N R v (9.1.3) 噪声的方差为πΩ=σ202N v 当/τ=πΩ时，(/)0v R πΩ=，即(0),(/),(2/),...,v v v πΩπΩ是相互正交的随机变量序列，由于)(t v 是高斯的，故(0),(/),(2/),...,v v v πΩπΩ是相互独立的。
常用声纳参数
常用声纳参数
声纳参数是将影响声纳设备工作的因素称为声纳参数。
这些参数包括：
1. 声源级（SL）：用来描述声纳所发射的声信号的强弱（反射器发射声功率大小），通常定义为在声纳方向上离声源声中心1米处的声强。
提高声源级可以增加声纳的作用距离。
2. 指向性指数（DIT/DIR）：描述声纳基阵的指向性，即声纳波束的宽度和形状。
3. 传播损失（TL）：声波在传播过程中由于介质吸收、环境噪声等因素导致的能量损失。
4. 目标强度（TS）：描述目标对声纳信号的反射能力，与目标的形状、大小、材料和结构等因素有关。
5. 噪声级（NL）：描述声纳设备周围的背景噪声水平，对声纳的探测性能有重要影响。
6. 等效平面波混响级（RL）：描述声纳在混响环境中的性能，与环境的混响特性有关。
7. 检测阈（DT）：描述声纳能够检测到目标的最小信号强度，是声纳探测性能的重要指标。
此外，对于主动声纳，还有工作频率、信号时间宽度T和信号的带宽B等主要工作参数。
这些参数的选择会影响声纳的探测性能、分辨率和作用距离等。
请注意，不同的声纳设备和应用场景可能需要不同的参数设置和优化。
因此，在选择和使用声纳设备时，需要根据具体需求和应用场景来确定合适的参数配置。
噪声测量PPT课件优选全文
注：声级计测得的噪声级分贝数，等于衰减器旋钮指示值 与表头指示值之和。
一般声：许多不同幅度、频率和相位的
正弦纯音的复合。包括噪声和乐声。
2024/11/20
有关噪声的声学知识
基本概念
乐声：较有规律 的振动所产生的周 期性的声波组合而 成的。 噪声（物理学定 义）：无规则、非 周期性的杂乱声波。 噪声（心理学定 义）：一切“不需 要的声音”。
2024/11/20
有关噪声的声学知识
LW
10lg W W0
式中 W——对应的声功率，W； W0——基准声功率，W0=10-12W。
2024/11/20
响度级和噪声级
1、响度级
响度：响度的单位为“宋”（sone），定义频 率为1000Hz的纯音，当声压级为40dB时的响 度为1宋；并规定声压级每升高10dB，响度则 增加1倍。 响度级：其单位为“方”（phon）。即选取 1000HZ的纯音作为基准声，若某声音听起来与 该纯音一样响时，则该声音的响度级（phon值） 就等于这个纯音声压级的数值（dB）。
2024/11/20
又称为国际标准
响度级和噪声级 等响曲线
纯 音 的 等 响 度 曲 线
2024/11/20
响度级和噪声级
响度级记作 LN，响度记作N，两者关系如下：
N 2 0.1LN 40
LN 4010log2 N 40 33.22lg N 从等响曲线可知：人耳的听感特性对高频声敏 感，对低频声迟钝。在4000HZ左右最敏感； 同一响度级的声音，频率越低，所需声压级越 高；响度级越高，曲线越平坦，即频率的影响 越小。
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
2020/1/30
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
2
8.1 检测阈定义
定义解释：
—用于计算在预定置信 级下判断目标“有”、 “无”时所需要的接收 机输入端的信噪比。
意义：
（1）检测本身功能；
（2）在靠近接收系统 输出端的某处存在的一 个阈值。
2020/1/30
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
波空
束间 信号+噪声 形 滤
成波 器器
带通带
滤波器 y
Hf
2
A f
z 比较器 T
空间滤波器输入端信号和噪声谱密度函数为Ssr(f)和Sn(f)； 假设目标位于主响应轴上，空间滤波器的增益为单位值，平 方律检波器的输入端信号和噪声的谱密度分别为：
Ssr f H f 2 Sn f H f 2 A f
—上述两个概率随着 T的改变而 变化，且还与检测指数d有关。
注意：在心理学和听觉掩蔽理论 中，则经常采用检测指数的平方 根这个参数d′。
2020/1/30
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
9
8.3 检测所需的输入信噪比
最佳接收机
—将ROC曲线与检测所需要接收机输入端信噪比联系起来。 —最佳接收机：满足某种最佳判决条件下定义的，即对每一个 输入进行计算，并在输出端绘出似然比的接收机。
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
20
8.4 持续时间和带宽的影响
其它问题 检测阈确定：依据具体的处理系统以及信号和背景噪声的有关 性质。 —按照功率或强度比定义的检测阈 对利用信号和噪声的功率或能量的处理器（如平方律检波器） 是合适的； 对利用信号和噪声其它特征的高级处理系统仅仅是一个近似。
噪声的评价与测量PPT教案
二、倍频程
实验表明，两个不同频率的声音相对比较 时，有决定意义的是两个频率的比值，而不是 差值，所以频程划分往往不是把整个频率范围 等分，而是以每一段高端频率和低端频率的比 值为一确定的常数来划分。
f下
f上 2n n log2 f上
f下
f下
f f上——上限频率 上 nf下——l下o限g频2率 f n——倍频程数 下
实际中，频谱分析的方法是使噪声信号通过一定 带宽的滤波器，通带越窄，频率展开越详细；反之通 带越宽，展开越粗略。一般情况下，进行频谱分析时， 都采用倍频程划分频带。如要进行更详细的频谱分析， 就要用窄频带分析仪，例如用1/3频程划分频带。
当n＝1时，称Βιβλιοθήκη 倍频程，n＝2时，称为2倍频程， n＝1/3时，称为1/3倍频程。倍频程和1/3倍频程较为 常用。
各倍频程的中心频率是上下限频率的几何平均值
，即：
fm f上 f下
倍频程的中心频率和频带划分：
中心频率 （Hz）
频率范围 （Hz）
31.5 22.4～45
63 45～90
125
250
听阈声压和痛阈声压：
听阈声压：正常人耳能听到的最低声压。1000赫 纯音的声压， 其值为2×10-5Pa，就是听阈声压。
痛阈声压：正常人的痛阈声压为20Pa。
一般说话的声压约为0.02～0.03帕，可见声压与 大气压相比是很小的，就好像海面上的小波浪与大 海深度相比一样。
2、声强（I）
声强：在垂直于声波传播的指定面上，单位时 间内通过单位面积的声能,单位为W/m2。
噪声的评价与测量
会计学
1
描述声压可采用其瞬时值、平均值、均方根值、 最大值等，一般采用均方根值，也称为有效声压。
2024年噪声检测与评价优秀课件
85
全天等效声级 8h等效声级
≠ 5d/w
40h等效声级
85
全天等效声级 8h等效声级 40h等效声级
噪声职业卫生标准
附录B(资料性附录)
日接触时间（h）
接触限值[dB(A)]
8
85
4
88
2
91
1
94
0.5
97
工作日接触脉冲次数
声压级峰值[dB(A)]
≤100
140
噪声检测与评价
（一）基本概念
1、声音：物体振动后，振动在弹性介质中以波的形式传播，传入人耳引起的音响感觉.
人的听觉器官只能感觉到一定频率范围和有一定能量的声音。有时人们能看到树叶在飘动，但却感觉不到声音，就是这个道理。
20～20000Hz
声波
次声波
超声波
大于20000Hz
小于20Hz
我们把低于这一频率范围的声音称为次声，高于这一频率范围的声音称为超声。次声和超声，人的听觉是感觉不到的。人耳所能感觉到的声音称为可听声。
分貝和的增值表
兩聲壓級差(L1-L2)
加于L1的分貝數
兩聲壓級差(L1-L2)
加于L1的分貝數
0 1 2 3 4 5 6 7 8
3 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 0.9 0.8 0.65
9 10 11 12 13 14 15 16
0.53 0.40 0.32 0.28 0.21 0.18 0.15 0.10
移动作业或非规律噪声可由个体剂量仪进行工作班噪声接触计量
8h等效声级（LEX,8h）的计算 据等能量原理将一天实际工作时间内接触噪声强度规格化到工作8h的等效声级： 式中：L EX,8h—一天实际工作时间内接触噪声强度规格化到工作8h的等效声级 Te—实际工作日的工作时间； LAeq,Te—实际工作日的等效声级； T0—标准工作日时间，8h。
噪声检测方法
噪声检测方法噪声是指信号中不需要的、干扰性的部分。
在信号处理领域，噪声是一个常见的问题，因为它会影响到信号的质量和可靠性。
因此，噪声检测方法成为了一个重要的研究课题。
本文将介绍几种常见的噪声检测方法，帮助读者更好地理解和应用这些方法。
首先，信号与噪声的分离是噪声检测的第一步。
在这一步骤中，通常会使用滤波器或者小波变换等方法，将信号与噪声分离开来。
滤波器可以通过频域或时域的方法来实现信号与噪声的分离，而小波变换则可以将信号与噪声分解成不同的频率成分，从而更容易地进行检测和处理。
其次，统计方法也是常用的噪声检测手段之一。
通过对信号的统计特性进行分析，可以得到信号中的噪声水平。
例如，均值和方差是常用的统计特性，它们可以帮助我们确定信号中是否存在噪声，并且可以估计噪声的强度和分布。
通过统计方法，我们可以更准确地检测和估计信号中的噪声。
此外，自适应滤波方法也是一种有效的噪声检测手段。
自适应滤波方法可以根据信号的特性和噪声的特性来动态地调整滤波器的参数，从而更好地抑制噪声。
这种方法通常需要对信号和噪声的统计特性有一定的先验知识，但是一旦参数设置合理，自适应滤波方法可以在不同的噪声环境下都有较好的效果。
最后，基于机器学习的噪声检测方法也逐渐受到关注。
通过训练模型，机器学习可以从大量的数据中学习到信号和噪声的特征，并且可以根据学习到的模型来检测信号中的噪声。
机器学习方法通常需要大量的训练数据和计算资源，但是一旦模型训练完成，它可以在实际应用中快速准确地检测信号中的噪声。
综上所述，噪声检测是信号处理领域中的一个重要问题，而各种方法都有各自的优缺点。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求和条件选择合适的噪声检测方法，从而提高信号处理的质量和可靠性。
希望本文介绍的方法能够对读者有所帮助，也希望读者能够在实际应用中灵活运用这些方法，取得更好的效果。
【精品】海洋声学基础讲义吴立新
【关键字】精品海洋声学基础——水声学原理绪论各种能量形式中，声传播性能最好。
在海水中，电磁波衰减极大，传播距离有限，无法满足海洋活动中的水下目标探测、通讯、导航等需要。
声传播性能最好，水声声道可以传播上千公里，使其在人类海洋活动中广泛应用，随海洋需求增大，应用会更广。
§0-1节水声学简史01490年，意大利达芬奇利用插入水中长管而听到航船声记载。
11827年，瑞士物理学家D.colladon法国数学家c.starm于日内瓦湖测声速为每秒。
21840年焦耳发现磁致伸缩效应1880年居里发现压电效应31912年泰坦尼克号事件后，L.F.Richardson提出回声探测方案。
4第一次世界大战，郎之万等利用真空管放大，首次实现了回波探测，表示换能器和弱信号放大电子技术是水声学发展成为可能。
（外装甲板，远潜艇）5第二次世界大战主被动声呐，水声制导鱼雷，音响水雷，扫描声呐等出现，对目标强度、辐射噪声级、混响级有初步认识。
（二战中被击沉潜艇，60%靠的是声呐设备）6二、三十年代——午后效应，强迫人们对声音在海洋中的传播规律进行了大量研究，并建立起相关理论。
对海中声传播机理的认识是二次大战间取得的最大成就。
7二战后随着信息科学发展，声呐设备向低频、大功率、大基阵及综合信号处理方向发展，同时逐步形成了声在海洋中传播规律研究的理论体系。
81、1945年，Ewing发现声道现象，使远程传播成为可能，建立了一些介质影响声传播的介质模型。
2、1946年，Bergman提出声场求解的射线理论。
3、1948年，Perkeris应用简正波理论解声波导传播问题。
4、50-60年代，完善了上述模型（利用计算技术）。
5、1966年，Tolstor和Clay提出声场计算中在确定性背景结构中应计入随机海洋介质的必要性。
§0-2 节水声学的研究对象及任务1、水声学：它是声学的一个重要分支，它基于四十年代反潜战争的需要，在经典声学的基础上吸收雷达技术及其它科学成就而发展起来的综合性尖端科学技术。
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8.3 检测所需的输入信噪比
情况Ⅰ：信号完全已知 如果信号功率为S，它持续时间为t，则有E=St，即有：
S d 2t N0
式中S/N0是以1赫兹带宽噪声为参考的输入信噪比。
2018/12/31
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
M s n M n d 2
2
—d等价于在设置阈T的接收 机输出端测量的信号加噪声 与单噪声时的包络比。
2018/12/31 第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈 8
8.2 阈的概念
检测指数d：
—在信号加噪声的概率密度曲线之下，T右边的面积就是信号加 噪声的幅度超过T的概率，即等于检测概率p(D)。
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第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
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8.3 检测所需的输入信噪比
不同先验知识情况
—对于高斯背景中信号有不同程度先验知识情况，考虑两种极端 情况：
情况Ⅰ：信号完全已知
—信号波形作为时间函数是完全知道的。检测指数为：
2E d N0
d—接收机工作特性曲线的检测指数； E—在接收机带宽内的输入信号总能量； N0—在1赫兹带宽内的噪声功率。
—在噪声概率密度曲线之下，T右边面积就是虚警概率p(FA)。
—上述两个概率随着 T的改变而 变化，且还与检测指数d有关。
注意：在心理学和听觉掩蔽理论 中，则经常采用检测指数的平方 根这个参数d′。
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8.3 检测所需的输入信噪比
最佳接收机
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8.3 检测所需的输入信噪比
情况Ⅰ：信号完全已知 对于这种情况，检测阈为
S d DT 10lg 10lg N0 2t
对于信号完全已知情况下，最佳接收机就是一个互相关器。即 信号加噪声与一个无噪声的已知信号求相关或相乘。 对于白噪声的最佳接收机就是匹配滤波器。即它的脉冲响应和 已知信号波形在时间上反变换后相同。 上述互相关器就是匹配滤波器的一种实际形式。
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8.3 检测所需的输入信噪比
情况Ⅱ：信号完全未知
—在小信噪比和大时间带宽积条件下，则有
w—带宽； S—带宽w内的信号功率； N—带宽w内的噪声功率。
S d wt N
2
通过换算到1赫兹带宽内的噪声，则得S/N0和检测阈：
6
8.2 阈的概念
接收机工作特性曲线（ROC曲线）：
—在检测概率和虚警概率关系图上，当阈值改变时，相应地可 绘制出一条曲线。 —接收机工作特性曲线是由接收机输出端的信号和噪声的概率 密度函数决定的。
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第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
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8.2 阈的概念
检测指数d：
—噪声和信号加噪声均为高斯分布，其均方差为 2 。 —噪声幅度平均值为M(n)；信号加噪声幅度平均值为M(s+n)。 —两平均值之差的平方与概率密度函数方差之比：
—将ROC曲线与检测所需要接收机输入端信噪比联系起来。
—最佳接收机：满足某种最佳判决条件下定义的，即对每一个 输入进行计算，并在输出端绘出似然比的接收机。
—似然比：是指具有给定输入幅度的信号加噪声（有信号）的 概率与具有同样输入幅度的噪声（无信号）的概率之比。 —若将图相当于输入幅度采样为 a 1 时的似然比。
S Sw dw = = N0 N t
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1 2
S dw DT 10lg 5lg N0 t
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第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
8.3 检测所需的输入信噪比
情况Ⅱ：信号完全未知
对于信号完全未知情况下，信号处理的最佳方式是滤波后的能 量检测器。 在高斯背景下，最佳的或所谓似然比检测器是一个平方检测器， 它的输出正比于输入的平方。 其它类型的非线性器件，如全波的和半波的线性检波器，其检 测性能比平方检波器稍差。
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8.1 检测阈定义
两则判断矩阵（两种判断，四种可能性）：
—检测概率p(D)：在确有信号时，正确判断“有信号”的概率；
—虚警概率p(FA)：在没有信号时，错误判断“有信号”概率。
—检测阈和这两个独立的概率有一定的相互联系。
输出端 有信号 无信号 漏检1-p(D) 无目标1-p(FA)
4
输 入 端
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8.2 阈的概念
在判断过程中需要设置一个阈，超过阈时，就做出“有目标” 判断。
阈值设置太高，只有强目标才能检测，检测概率和虚警概率 均较小；阈值设置过低，则“虚警”太多，两种概率均较大。
对于固定的输出信噪比， 不同阈值对应一对不同的检 测概率和虚警概率。
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第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
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有信号 无信号
正确检测p(D) 虚警p(FA)
第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
8.1 检测阈定义
能量检测器：
—由前置带通滤波器、平方检波器和后置积分器组成； —将输入端的电压转换成平方器输出端的功率，然后通过积分 器的作用成为输出端的能量输出。
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第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
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8.1 检测阈定义
定义解释：
—用于计算在预定置信 级下判断目标“有”、 “无”时所需要的接收 机输入端的信噪比。
意义：
（1）检测本身功能； （ 2 ）在靠近接收系统 输出端的某处存在的一 个阈值。
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第8章 噪声和混响背景下信号检测：检测阈
第8章 噪声和混响背景下信号 检测：检测阈
8.1 检测阈定义
定义：在某一预定的检测判决置信级下，在接收机端测量到的 在接收机带宽内的信号功率（S ）与1赫带宽内（工作带宽内） 的噪声功率（N0）之比，以分贝为单位。
DT 10 lg
S N0
接收机：用来以最有 显示器：用来显示当 观测者：根据显示器 利的方法处理输入端 前和过去的信号和背 作出所需要的判决。 的信号。 景。 检测判决是在一定的正确和错误的概率判据下进行的。