武汉大学：《信号检测与估计》课程电子教案（课件讲稿）01 统计信号处理基础——估计理论（绪论）

统计信号处理基础一估计与检测理论

统计信号处理基础 —估计与检测理论

绪论信号检测与估计理论的形成与发展信号,噪声的随机性及其统计处理方法信号检测与估计理论概述本课程的性质、内容、基本要求、考试方式、主要参考书

绪论 „ 信号检测与估计理论的形成与发展 „ 信号,噪声的随机性及其统计处理方法 „ 信号检测与估计理论概述 „ 本课程的性质、内容、基本要求、考试方式、 主要参考书

一、信号检测与估计理论的形成第二次世界大战期间，由于军事上的需要，促进了无线电技术的发展。科学家与工程师们发明了雷达、通信、声纳等电子设备，这些先进电子设备的出现和应用，又提出了从噪声中检测与估计信号的问题。经过许多科学家的努力，在广泛应用概率论与数理统计的基础上，逐步建立了“信号检测与估计理论”。下面我们以雷达、声纳、通信等系统为例，说明什么是“信号检测与估计”问题，同时，通过这些系统的介绍来加深理解“信号检测与估计理论”的实际意义，同时也是后续课程的基本模型

一、信号检测与估计理论的形成 „ 第二次世界大战期间，由于军事上的需要，促进了无线电 技术的发展。科学家与工程师们发明了雷达、通信、声纳 等电子设备，这些先进电子设备的出现和应用，又提出了 从噪声中检测与估计信号 从噪声中检测与估计信号的问题。经过许多科学家的努 力，在广泛应用概率论与数理统计的基础上，逐步建立了 “信号检测与估计理论 ” 。 „ 下面我们以雷达、声纳、通信等系统为例，说明什么是 “信号检测与估计 ”问题，同时，通过这些系统的介绍来加 深理解 “信号检测与估计理论 ”的实际意义，同时也是后续 课程的基本模型

1、雷达Radar (Radio Detecting andRanging天线图如左所示雷达是一个无线电探测与测距的系统伺服系统3天线收发开关25接收机发射机其基本框6定时器显示器8电源

1、雷达Radar (Radio Detecting and Ranging) 1 定时器 2 发射机 3 天线 收发开关 5 接收机 6 显示器 8 电 源 天线 4 7 伺服系统 图如左所示 测距的系统，其基本框 雷达是一个无线电探测与

1、雷达Radar基本原理一一利用物理学中金属对无线存在问题：电波的反射作用·无线电波在空中传播有各种干扰①、定时器一一产生一视频周期脉冲①、大气层、电离层等电磁现象产生的噪声序列②、发射机一一调制、功率放大②、各种电台，电气设备干扰fc300MHZ~40GHZ③、人为干扰③、天线收发开关一一一付天线作发和收两用接收机本身产生的噪声④、天线一一形成窄波束，最有效地结论：对于雷达系统，信号检测与估计把能量辐射到空中问题是一个十分重要的问题③、接收机一一解调、功放一一视频脉冲信号1937年英国东海岸的CH雷达站③、显示器检测目标，测量目标的距离和方位R=ICt ， C=3×101°cm2③、伺服系统一一带动天线转动，搜索目标，实现测向任务③、电源-供给能量

1、雷达Radar 基本原理——利用物理学中金属对无线 电波的反射作用 ①、定时器——产生一视频周期脉冲 序列 ②、发射机——调制、功率放大 fc—300MHZ ～40GHZ ③、天线收发开关—— 一付天线作发 和收两用 ④、天线——形成窄波束，最有效地 把能量辐射到空中 ⑤、接收机——解调、功放——视频 脉冲信号 ⑥、显示器——检测目标，测量目标 的距离和方位 ⑦、伺服系统——带动天线转动，搜 索目标，实现测向任务 ⑧、电源——供给能量 存在问题： 无线电波在空中传播有各种干扰： 接收机本身产生的噪声 结论：对于雷达系统，信号检测与估计 问题是一个十分重要的问题 1 10 , 3 10 2 RC C cm s = =× τ ①、大气层、电离层等电磁现象产生的噪声 ②、各种电台，电气设备干扰 ③、人为干扰 1937年英国东海岸的CH雷达站

1、雷达Radar发射脉冲时间发射/接收电线接收波形需达操作系统《带达时间

1、雷达Radar

2、声纳 Sonar(Sound Navigationand Ranging声纳设备海面海底声纳(声导航和测距)是指利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。其基本原理是捕捉、接收水声信息,将水声信号转换成电信号，经过放大处理后，由显示控制台显示定位

2、声纳 Sonar (Sound Navigation and Ranging) 声纳(声导航和测距)是指利用水中声波进行探测、定位和通信 的电子设备。其基本原理是捕捉、接收水声信息,将水声信号 转换成电信号,经过放大处理后,由显示控制台显示定位

2、声纳 Sonar声纳1的输出时间海平面声纳2的输出拖船阵列吸产日标海底时间a)被动声纳卢纳3的输出β=arccos时间2TU(b)阵列传感器接收到的信号

2、声纳 Sonar

2、声纳 Sonar声纳是利用声波反射作用探测水中物体的设备声纳与雷达共性：利用目标对波的反射作用，实现对目标的定位(原理相同）个性：波传输的介质不同，因此工作频段不同

2、声纳 Sonar 声纳是利用声波反射作用探测水中物体的设 备 声纳与雷达 „ 共性：利用目标对波的反射作用，实现对 目标的定位(原理相同) „ 个性：波传输的介质不同，因此工作频段 不同

2、声纳 SonarRadar工作于超短波段(300MHZ以上)，Sonar工作于声频段(几十HZ一其根据是：200KHZ)①、无线电波反射规律声波在海水介质中传播性能最反射强度佳，声波是在海水中载荷信息A一反射面积A/的有效形式。802元小反射强，易检测到●声波在海水中传播有各种干②、天线波束扰：B/B一天线口径80①、海水流动声、波涛声a②、各种水生动物声、机器③、高空电离层100-400km有几km声电离层接收机本身产生的噪声8Sonar换能器接收到的目标回波实际上也是被噪声污染的信号，因此存在信号检测与估计问题

2、声纳 Sonar Radar工作于超短波段(300MHZ以上)， 其根据是： ①、无线电波反射规律 反射强度 ②、天线波束 ③、高空电离层 100-400km有几km 电离层 Sonar工作于声频段 (几十HZ— 200KHZ) 声波在海水介质中传播性能最 佳，声波是在海水中载荷信息 的有效形式。 声波在海水中传播有各种干 扰： ①、海水流动声、波涛声 ②、各种水生动物声、机器 声 接收机本身产生的噪声 Sonar换能器接收到的目标回波 实际上也是被噪声污染的信 号，因此存在信号检测与估计 问题。 B ， B－天线口径 λ ∞ A λ ∞ 小反射强，易检测到 —反射面积 λ A