Статистические методы в гидролокации (Модели, алгоритмы, решения)

Рассматривается методология количественных экспериментальных исследований в гидролокации, изучаются характеристики излучаемых сигналов, вероятностные модели эхосигналов, океанской реверберации и подводных акустических шумов, решаются вероятностные обратные задачи гидролокации, развиваются теория статистических измерений и теория обнаружения эхосигналов при наличии помех. Приводятся примеры использования статистических методов при решении задач современной теории гидролокации, а также примеры, которые могут заинтересовать как теоретиков, проводящих исследования в области акустики океана, так и инженеров, разрабатывающих системы гидролокации.

Оглавление
Предисловие ко второму изданию
1. Предварительные замечания
1.1. Некоторые определения и терминология
1.1. Модель гидролокации
1.1. Гидролокация и радиолокация
1.1. Статистические проблемы, теория и модель гидролокации
1.1. Имитационное моделирование в гидролокации и системные задачи
2. Методология экспериментальных исследований в гидролокации
2.1. Основные задачи и разновидности экспериментальных исследований
2.2. Структурная схема количественных экспериментальных исследований
2.3. Функционал различия вероятностной характеристики и ее статистической оценки
2.4. Базисная модель и оптимальные статистические измерения
2.5. Интерпретация результатов экспериментальных исследований
2.6. Объекты экспериментальных исследований в гидролокации, и вероятностное описание и моделирование
3. Вероятностные модели гидролокационной информации
3.1. Разновидности моделей
3.2. Априорная информация и вероятностные модели
3.3. Способы вероятностного описания случайных процессов в гидролокации
3.4. Классификация случайных гидроакустических процессов
3.5. Канонические модели
3.6. Параметрические модели
3.7. Аддитивно-мультипликативные конструктивные модели
3.8. Модель в виде колебания со случайными амплитудой и фазой
3.9. Комплексные представления процессов
4. Излучаемые сигналы
4.1. Классификация сигналов
4.2. Комплексная форма представления сигналов
4.3. Функции и диаграммы неопределенности, частотные спектры
4.4. Сигналы с синусоидальным заполнением
4.5. Частотно-модулированные сигналы
4.6. Шумоподобные сигналы
5. Эхосигналы
5.1. Классификация объектов локации и условий их наблюдения
5.2. Представление эхосигналов и их вероятностные характеристики
5.3. Модель эхосигнала известной формы с постоянным запаздыванием и изменением временного масштаба
5.4. Эхосигнал с флюктуирующей амплитудой
5.5. Эхосигнал типа аддитивной смеси сигнала известной формы и случайной составляющей
5.6. Эхосигнал со случайной амплитудной модуляцией
5.7. Эхосигнал со случайной фазовой модуляцией
5.8. Эхосигнал со случайной частотной модуляцией
5.9. Модель эхосигнала в виде суммы элементарных сигналов
6. Океанская реверберация
6.1. Классификация реверберационных сигналов
6.2. Дискретная каноническая пуассоновская модель реверберации
6.3. Комплексные представления
6.4. Характеристики случайных параметров элементарных рассеянных сигналов
6.5. Среднее значение реверберации
6.6. Автокорреляционная функция реверберации
6.7. Энергетический спектр реверберации
6.8. Оценка взаимной частотно-временной корреляционной функции излучаемого сигнала и реверберации
6.9. Обобщение па случай различных элементарных рассеянных сигналов
6.10. Пространственно-временная корреляция реверберации при излучении широкополосных сигналов
6.11. Одномерные семиинварианты
6.12. Распределения вероятности мгновенных значений реверберации и ее огибающей
7. Подводные акустические шумы
7.1. Классификация источников подводных шумов
7.2. Дискретная каноническая модель подводных шумов
7.3. Среднее значение шумов
7.4. Автокорреляционная функция шумов
7.5. Энергетический спектр шумов
7.6. Случай различной формы элементарных возмущений
7.7. Квазипериодическое возникновение возмущений
7.8. Возникновение возмущений в случайные моменты времени
7.9. Кратковременная нормированная взаимная частотно-временная корреляционная функция излучаемого сигнала и подводного шума
8. Вероятностные обратные задачи в гидролокации
8.1. Прямые и обратные задачи
8.2. Условия корректности
8.3. Определение плотности вероятности скоростей движения рассеивателей
8.4. Определение спектра флюктуаций скоростей движения рассеивателей
8.5. Определение относительного уровня когерентного рассеяния
8.6. Определение средней плотности рассеивателей
8.7. Определение частотных свойств рассеивателей
8.8. Определение пространственного распределения рассеивателей
9. Основы теории статистических измерений в гидролокации
9.1. Основные этапы и методика проведения статистических измерений
9.2. Ошибки статистических измерений
9.3. Формирование статистической оценки вероятностной характеристики
9.4. Ошибки статистических измерений характеристик нестационарных однородных случайных процессов
9.5. Оптимизация параметров статистической измерительной системы
9.6. Адаптивная оптимизация
10. Алгоритмы обработки эхосигналов при наличии помех
10.1. Особенности обработки эхосигналов в гидролокации
10.2. Обработка гидролокационной информации с позиций проверки статистических гипотез (теория решений)
10.3. Распределения вероятности выборочных данных
10.4. Отношение правдоподобия и его функционал
10.5. Оптимальный алгоритм обнаружения двухкомпонентных эхосигналов на фоне совокупности шумовой и реверберационной помех
10.6. Информационная схема и интерпретация алгоритма оптимальной обработки эхосигналов при наличии помех
11. Характеристики обнаружения эхосигналов при наличии помех
11.1. Принятие решений и качество гидролокационного обнаружения
11.2. Вероятностные характеристики обнаружения
11.3. Типичные распределения вероятности выходного эффекта
11.4. Обнаружение простых эхосигналов при фильтрации и линейном детектировании
11.5. Обнаружение шумоподобного эхосигнала при квадратичном детектировании и сглаживании
11.6. Обнаружение шумоподобного эхосигнала при взаимно-корреляционной обработке
11.7. О влиянии на обнаружение доплеровского эхосигнала совокупности шумовых и реверберационных помех
11.8. Обнаружение эхосигналов в многоканальных гидролокационных системах
12. Пространственно-временная обработка акустических полей в гидролокации
12.1. Общая методика определения оптимальных алгоритмов пространственно-временной обработки акустических полей в гидролокации
12.2. Дискретное представление и вероятностное описание акустических полей
12.3. Отношение правдоподобия: дискретная и непрерывная формы описания оптимального алгоритма пространственно-временной обработки акустических полей
13. Имитационное моделирование гидролокационных систем и акустико-океанологических условий их использования
13.1. Предварительные замечания
13.2. Основные понятия имитационного моделирования сложных систем и неизбежность его использования в гидролокации
13.3. Этапы организации и проведения имитационного моделирования
Заключение
Указатель литературы