基于双谱的水下目标辐射噪声的特征提取与分类研究

以大量的水下目标辐射噪声资料为依托，借助高阶累积量分析法，研究了目标信号的非高斯特性。基于双谱估计和Walsh维数压缩技术提取了不同类别目标的65维双谱特征。结果表明，该特征对水下目标辐射噪声信号具有很好的分类效果，同时又能有效地抑制高斯有色噪声。对于六类水下目标辐射噪声信号，可取得约92％的正确分类率。     

非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.通过对计算结果的比较和分析,说明在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显要低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.     

声矢量阵快速子空间方位估计算法

针对声矢量阵高分辨方位估计算法运算量大的问题,基于声压振速联合信息处理,提出了一种快速的声矢量阵高分辨方位估计算法．该算法选择参考阵元的电子旋转矢量作为期望信号,运用多级维纳滤波器(MSWF)对信号子空间进行快速估计,不需要计算声矢量阵的互协方差矩阵,不用进行特征值分解,从而大大缩减了计算量．另外,该算法基于矢量传感器声压与振速的相干性原理,充分利用了声压振速组合抗干扰能力,有效抑制了各向同性噪声．理论分析和计算机仿真表明,该算法在拥有良好DOA估计性能的同时,大大减小计算量．     

基于高阶谱的混凝土材料断裂声发射特征提取

针对混凝土受载时声发射信号的非高斯特性,提出了一种基于高阶谱技术的声发射信号特征提取的新方法。通过对声发射信号的双谱分析,提取了不同载荷阶段下信号的非高斯特征。以信号双谱幅值的平均值作为特征值,对不同载荷下信号偏离高斯分布的程度进行了定量分析,并讨论了不同载荷强度的混凝土声发射信号的双谱特性及非高斯特征。实验结果表明,提取的特征值反映了信号偏离高斯分布的程度,据此可以作为混凝土受载时断裂临界点的判据。通过与声发射事件等常规参数的比较,可以发现高阶谱参数具有更好的敏感性。     

非相关噪声与相关高斯噪声下正弦参数估计的互高阶谱最小范数法

在建立互高阶累积量的Ｙｕｌｅ－Ｗａｌｋｅｒ方程的基础上,通过特征分解,建立了噪声矢量空间和信号矢量空间,提出了在非相关噪声和相关高斯噪声下,正弦参数估计的互高阶谱最小范数法。通过仿真计算可知,该方法信噪比工作门限低,且具有较高的谱估计分辨率。     

目标声 /地震动信号特征提取

声和地震动传感器通常是构成地面传感器侦察系统的基本单元 .在分析战场常见的目标噪声场和地震动场特性的基础上 ,根据目标声 /地震动信号的非平稳特性 ,对目标声 /地震动信号进行了时 频分析 .提出了窄带能量函数 (NEF)和局部功率谱密度 (LPSD)的分析方法 ,有效地从目标声 /地震动信号时 频分布中提取各种目标的特征参数     

一种基于DTW算法的谱图匹配声纳目标识别方法

为解决由于舰船目标螺旋桨轴频不同造成DEMON谱线谱频率不同而难以直接比对的问题,利用DTW算法将DEMON谱数据根据线谱频率进行对齐,解决了难以比对的问题,并对实测舰船辐射噪声进行了分析。结果表明,利用DTW算法的识别率在原先匹配识别的基础上提高了3%~5%,说明基于DTW算法对谱图匹配声纳目标进行识别是有效的。     

基于高阶谱的LOFAR谱图特征在被动声纳信号自动识别中的应用

水下目标的特征提取一直是水声信号处理的难题。由于实际的声纳目标的发声机理和反射声波的机理十分复杂,成份多样,造成水声信号具有较强的非平稳性和非高斯性。为了提高对水下目标识别的正确识别率,突破以往研究中关于信号平衡性的假设和高斯性的假设,本文在简要介绍了ＬＯＦＡＲ谱图和高阶谱（ＨＯＳ）估计方法之后,提出了一种基于高阶谱的ＬＦＡＲ谱图和高阶谱（ＨＯＳ）估计之后,提出了一种基于高阶谱的ＬＯＦＡＲ谱图特征     

浅海运动目标辐射声测量距离内声聚焦特性研究

随着影响目标辐射噪声测量诸多因素的解决,声聚焦对测量精度的影响已显得比较突出.研究了浅海近场声聚焦特性对同标辐射噪声测量结果的影响.在射线理论基础上,推导了声压场和质点振速场的数学表达式,建市了基于虚源法的浅海矢量声场计算模型,并将声场计算模型应用于宽带声源信号矢量声场计算中.比较分析了理论仿真计算和湖试结果,验证了浅海近距离矢量声场计算模型的正确性,进一步探讨了浅海声场聚焦特性以及如何减小声聚焦对目标辐射噪声测量的影响.     

基于互高阶谱SVD算法的电力系统低频振荡频率估及计

介绍了互高阶谱理论在互联电力系统低频振荡频率估计中的应用,详细讨论了其数学模型和处理过程.在相关高斯噪声与非相关噪声背景下,首先用互高阶谱SVD方法,将信号分解成信号矢量空间和噪声空间,通过求解噪声信号的特征方程则可知频率信号.该方法不需要任何关于有色噪声的先验信息就可以估计低频振荡频率.仿真分析的结果表明该方法具有良好的谱估计分辨率及谱估计稳定性,是低频振荡频率估计的有效工具.     

声场流化床颗粒浓度时间序列分析

在内径140 mm,高1 600 mm的声场流化床中,以FCC颗粒为流化介质,采用光导纤维探针测定不同轴/径向位置的颗粒浓度时间序列,通过统计分析、功率谱分析和小波分析揭示外加声场对颗粒浓度的影响。结果表明:声场的引入降低了颗粒最小流化速度,声压越大最小流化速度越小,声波频率在150 Hz时最小流化速度最小。颗粒浓度功率谱呈现宽频且有明显主频的低频信号,声压越大主频的峰值越小,颗粒浓度信号的主频峰值随频率先下降后上升。对颗粒浓度信号进行5尺度离散小波变换,声场流化床中颗粒浓度信号高频部分增加,低频部分减小。     

内燃机噪声源识别的小波相关系数方法研究

为了分析内燃机(ICE)噪声信号的时频特性和识别主要噪声源,研究了小波变换中尺度与频率之间的关系,重新定义了连续小波变换,并基于不同小波对同一信号分解时小波系数之间存在极大相关性,提出用规范化相关系数时频图分析噪声信号和识别内燃机噪声源的新方法.新方法能够准确地对信号进行时间和频率定位,且频域结果与信号功率谱相当吻合.对发动机声学信号进行了时频分析,同传统连续小波变换相比较,该方法能够更好地反映信号能量的时频域分布状况.结合声强结果,声学信号时频图能够直接地显示不同噪声源的时频特征.     

Walsh变换特征用于回声信号的识别

随着水下目标降噪技术的进展,利用回声信号来探测和识别水下目标的越来越重要,水下目标识别是水声领域中存在的难题之一.以大量的水下目标回声信号资料为依托,借助Walsh变换的分析法,研究了脉冲声的回声识别问题,给出了回声信号的时频特性及其相应的特征向量,提取了43维的Walsh谱特征.结合ART神经网络,对一定范围对真假两类目标进行分类,可取得80%以上的正确识别率.该方法具有较好的实用性,是一条解决实际回声信号识别的有效途径.     

分层介质波导中的声矢量场传播

目前,矢量传感器在水声测量的探测技术中的应用已逐渐受到重视,但所采用的声压p和振速(Vx,Vy,Vz)联合处理技术还是建立在假定海洋波导中各位置处的声波阻抗数值都相同且为实数的基础上,而海洋环境效应的作用将不同程度地导致矢量处理器性能的降低.从实际应用的需求出发从理论上研究浅海分层介质波导中声压和振速场的传播特性,分析了声波阻抗率与频率、声源和接收器水平距离间的变化关系.理论分析和计算结果表明,只有在远场条件下,声压和水平振速信号才趋向于同相位;在通常噪声测量要求的距离上,声压和水平振速的传播损失相当,但必须注意声压和水平振速间的相位差随频率和声源距离的变化,而声压p和振速垂直分量Vz比值的模和相位差随频率和距离的变化复杂.这些结果为利用声矢量场进行水声测量和探测提供了基本的物理图像     

岩石声发射测量地应力信号处理技术研究

针对目前岩石声发射信号处理存在的问题,在对岩石声发射技术和信号处理技术归纳的基础上,对比了目前各种信号处理的方法,指出了小波分析理论满足岩石声发射信号处理的要求;接着,利用频谱分析等找出岩石声发射信号的频率范围;进而,通过分析研究得到合适的小波基、阂值形式;最后,对信号进行分解、去噪、重构和压缩．经理论分析和实例结果说明,借助Matlab软件,应用小波分析和小波包分析理论,可有效进行岩石声发射信号分析和处理．     

多途效应对螺旋桨噪声调制特性的影响

在对螺旋桨空化噪声解调分析时发现,螺旋桨调制的频段是有差异的,在某些频段,螺旋桨目标谐波结构发生了很大的变异,按照一般规律识别时会导致目标的错误判别。为了研究多途效应是否是引起噪声调制频段差异的原因,采用频域截断法建立了浅海水声信道模型,分析了浅海水声信道多途效应对宽频信号产生的影响,并初步研究了多途效应与螺旋桨空化噪声调制不均匀特性之间的关系。仿真结果表明,通过信道传输后信号调制的均匀性没有发生明显的变化。说明浅海多途传播不会造成螺旋桨空化噪声调制深度的不同。     

单矢量传感器的实验分析

单矢量传感器的有关理论得到了湖试数据的验证."雨滴"噪声场实验验证了声压、振速通道各向同性背景噪声的独立性."拉距"实验提供了方位统计量和互谱统计量,方位时间历程出现了有偏现象,声强谱与声压谱比较,前者有可能获得信号功率谱的一致性估计.提出的3种谱级信噪比的估计方法,适用于实验环境的评估.有秒量级的起伏,积分时间较短的数据样本所提供的实验分析与理论和实际经验有较好的一致性.     

基于Teager-Huang边界谱的心音身份确认

心音信号是一种典型的非平稳信号,传统信号处理方法的应用受到很大限制,为此该文提出了基于Teager边界谱和矢量量化的心音身份确认算法。实验表明,该算法取得很好的识别效果,正确识别率达到96．6％,等错误率仅为5．1％。     

Alpha稳定分布噪声背景下MPSK信号参数估计

针对基于二阶循环统计量的参数估计算法在Alpha稳定分布噪声中严重退化的问题,提出了一种基于分数低阶循环谱的多进制相移键控(m-ary phase shift keying,MPSK)信号参数估计算法.研究了MPSK信号的分数低阶循环谱,对于不同M值下的相移键控(phase shift keying,PSK)信号,分析了其参数(载波频率和码元速率)和相应分数低阶循环谱中参数(频率和循环频率)的关系,在此基础上给出了适合所有PSK信号的载波频率和码元速率估计算法.实验结果表明,在Alpha稳定分布噪声背景下,基于分数低阶循环谱的算法明显优于基于二阶循环谱的算法,高斯噪声背景下两种算法性能相当.     

DTMB 4119螺旋桨噪声特性的数值模拟

将DTMB 4119型螺旋桨作为研究对象,在敞水和伴流条件下分别计算水动力学特性和非空化噪声声压级. 在多个进速系数下对单桨模型的敞水性能展开验证,与文献实验值比对验证准确性后,引入FW-H声类比方程求解监测点声压及频谱. 结果表明,现有模型可以在多个进速系数下取得较吻合的数值结果;单极子和偶极子噪声频谱在低频段出现显著高于宽带的线谱噪声,频率与桨叶BPF及谐波对应. 在轴向平面内,单极子噪声声压级呈现出8字形的分布特征,偶极子噪声声压级呈现出∞型的指向性分布. 伴流场不会改变单、偶极子总声压级的指向性,但会使得各方向线谱噪声声压级趋于均匀. 在径向平面内,单、偶极子的噪声声压级指向性不明显.