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Ref.: SiPLAB Report 02/04, FCT, University of Algarve,2004.
Abstract
This work describes a matched-field processor. In this context, the considered signal representation is the
frequency-Doppler representation, which is simply an uni-dimensional Fourier transform of the Wigner-Ville
time-frequency distribution. Departing from a
bi-linear model of the data received on a hydrophone array, this
processor gave accurate results in simulated data, giving rise to less
ambiguous surfaces than that obtained by the cross-frequency processor.
The method is iterative in nature, which is a drawback, by comparison
with spectral processors; nevertheless, its application to real data
from the INTIFANTE '00 sea trial proved the processor feasibility.
However, the convergence of the iterative algorithm is not guaranteed,
and the processor requires the noise statistics as input, being a
pre-whitened processor. In a modified form of the processor, the a
priori assumption of white noisy data does not alter significantly the
estimation results, making this processor comparable, in terms of
input, to the conventional Bartlett and cross-frequency processors. The
analysis of the real data results show that the frequency-Doppler
processor is characterized by a lower successful localization
probability and greater ambiguity, as compared to the cross-frequency
processor.
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Resumo
Este trabalho descreve um processador de adaptação de
campo (matched-field processor). Neste contexto, a
representação de sinal utilizada é a
representação frequência-Doppler, que não
é mais do que uma transformada de Fourier uni-dimensional da
distribuição tempo-frequência de Wigner-Ville. A
partir de um modelo bi-linear dos dados recebidos numa antena de
sensores, este processamento provou ser eficaz, apresentando as
respectivas superfícies, em dados simulados, uma estrutura menos
ambígua do que a daquelas obtidas pelo processador de
frequências cruzadas. O método conduziu a um algoritmo
iterativo, o que constitui uma dificuldade acrescida, comparativamente
aos processadores espectrais; no entanto, a sua aplicação
a dados reais da campanha INTIFANTE '00 provou a realizabilidade do
processador. É de notar que não há garantia de
convergência do algoritmo, e que o processador tem também
como entrada uma estimativa da estatística do ruído,
consistindo assim num processador pré-branqueado. Numa forma
modificada do processador, a hipótese a priori de ruído
branco no sinal recebido não afecta significativamente os
resultados de estimação, tornando este processador
comparável, em termos de dados de entrada, aos estimadores
linear de Bartlett e o de frequências cruzadas. Da
aplicação aos dados reais, verifica-se que o processador
frequência-Doppler apresenta uma probabilidade de
localização inferior e uma maior ambiguidade,
comparativamente ao processador de frequências cruzadas.
ACKNOWLEDGMENT: this work was partially supported by project ATOMS (POCTI/P/MAR/15296/1999),
funded by FCT, Portugal.