分数阶傅里叶变换在水下目标声散射分析中的应用

"水下目标几何声散射回波在分数阶傅里叶变换域中的特性 (2015年)" 这篇论文"水下目标几何声散射回波在分数阶傅里叶变换域中的特性"由李秀坤、孟祥夏和夏峙共同撰写，发表在《物理学报》上，探讨了水下声学的一个关键问题，即如何有效地分析和理解水下目标的声散射特性。传统的方法在处理这种回波时往往面临时域和频域的混叠，以及入射角度变化带来的复杂性。作者们引入了分数阶傅里叶变换（FRFT）这一数学工具，来解决这些问题。 分数阶傅里叶变换是经典傅里叶变换的扩展，它允许连续的频率选择，而不仅仅是离散的频率点，因此在处理非平稳信号和具有复杂频率特性的信号时更为适用。在本研究中，作者们推导出目标几何声散射分量在FRFT域中随入射角度变化的解析表达式，这使得能够更精确地描述不同角度下的声散射行为。 论文的核心贡献在于建立了一个全方位的入射角度模型，该模型在最佳分数阶傅里叶变换域中描述了目标几何声散射回波分量。这个模型理论上证明了回波的几何特征形式，为理解和预测水下目标的声散射提供了新的视角。此外，作者还探讨了离散分数阶傅里叶变换对声散射分量的分辨率和计算精度，揭示了它们与发射信号带宽和观测时间之间的关系。实验数据处理的结果证实了所提出的分数阶傅里叶变换域模型的有效性，与实际目标的散射特性相吻合。 相关文章包括对声速剖面对不同深度声源定位影响的研究，频率域响应和噪声估计在单载波频域均衡中的应用，以及二进制偏移载波调制的水声同步技术，这些都展示了声学领域的多样性和复杂性，以及持续的技术创新。 这篇论文通过深入研究分数阶傅里叶变换在水下声散射分析中的应用，为水声学领域提供了一种新的、强大的分析工具，有助于改善水下目标探测和识别的效率与准确性。