多级背景均衡在多波束LOFAR处理中的应用

被动声纳检测中背景均衡通常是沿着频率或者方位对噪声进行均值估计。为了提高多波束窄带检测能力,需采用一种新的背景均衡方法来估计噪声的均值。针对水下目标辐射噪声的线谱横跨相邻多个波束,将多级背景均衡应用到被动多波束窄带检测中。它是根据所选择的数据窗,沿着频率和方位对多波束LOFAR图进行两维的背景均衡处理。该方法能够有效地抑制目标方位相邻波束线谱,提高多波束LOFAR图中窄带信号检测能力。海试数据处理结果表明,该方法不仅有效,而且计算量小。     

水下航行体辐射噪声的线谱分析及建模

分析水下航行体辐射噪声,特别是线谱噪声的形成机理,分别给出动力装置和螺旋桨旋转产生的线谱的频率预报公式。在此基础上,以周期信号为模型建立了水下航行体辐射噪声的数学模型,并应用该模型对水下航行体线谱频率进行了预测。     

有限长圆柱壳结构水下声辐射有源控制实验

以水下有限长圆柱壳为对象,实验研究水下结构声辐射有源控制。实验中通过引入次级力源,以单个或两个误差点处的声压最小为目标函数,分析次级激振器和误差传感器布放（位置和数目）以及激励频率对控制效果的影响。结果表明：有源控制能够有效控制水下圆柱壳线谱噪声;增加次级激振器和误差传感器的数目,能够增大降噪区域;有源控制在3 000 Hz高频处对壳体噪声控制依然有效。有源控制能够对多线谱信号激励壳体辐射噪声产生抑制作用。     

强干扰背景下的鱼雷辐射噪声信号检测方法

常规被动声纳利用宽带波束能量进行目标检测,在低信噪比、强目标干扰情况下,宽带能量检测的性能迅速降低。利用鱼雷辐射噪声信号中含有丰富线谱成分的特点,提出了一种针对鱼雷辐射噪声信号的窄带和宽带联合检测方法。通过对预成波束方向信号的窄带处理和线谱提取,利用特定频段的线谱能量对宽带波束输出进行加权,提高了线谱目标的检测能力。该方法能够有效地抑制非线谱强干扰目标,提高低信噪比信号的检测能力。仿真和海试数据处理结果验证了该方法的有效性。     

目标辐射噪声线谱的特征建模与检测

在理论分析的基础上，构造了基于λ水平能量聚点的目标辐射噪声线谱的特征量模型．在利用中值痣波去除信号功率谱中“平台型”的λ水平能量聚点后，计算其λ水平能量聚点作为拟线谱频率，通过拟线谱频率对应周期的整周期延时叠加突出线谱特征，以提高辐射噪声线谱的检测率．理论分析和对仿真信号的计算结果表明，该算法是有效的．     

一种估计船舶线谱的联合分析法

线谱是船舶辐射噪声中重要的特征信息，线谱提取是水中目标识别的关键技术。文章简述了船舶辐射噪声的物理成因和频谱特征，利用经典谱估计法与现代谱估计法在短时序列谱估计中的特点，结合Matlab仿真试验的结果，提出了一种对船舶辐射噪声0．100Hz低频段线谱估计的联合分析法。并用该方法对两艘实船噪声进行了谱分析，提取了A型船在中速航行时5．25Hz的特征线谱，B型船存在65．5Hz和69．2Hz两条特征线谱。实验结果表明该方法对低频段的线谱特征提取有明显的实用效果。     

基于辐射噪声强度和线谱多普勒的目标运动参数估计

提出了一种利用辐射噪声强度和线谱多普勒频移联合估计匀速直线运动目标的速度和正横距离的方法。该方法基于单水听器观测,首先在球面波近似下利用目标辐射噪声强度估计出正横时刻并确定目标速度和正横距离之间满足的线性关系;然后利用线谱多普勒频移,通过对一个新定义的代价函数进行一维搜索的方法估计出目标速度和正横距离。与现有各种基于噪声强度和线谱多普勒频移进行测距测速的方法相比,该方法具有以下优点：（1）要求更少的先验知识,易于确定参数搜索范围;（2）参数估计过程中仅需一维搜索,并且算法可应用于需对目标参数进行预报的场合。数值仿真给出了不同参数条件下目标运动参数估计结果的统计误差。湖试结果验证了该方法的有效性。     

一种估计船舶辐射噪声线谱的联合分析法

线谱的提取为舰船的检测识别和方位跟踪提供了依据,研究线谱的提取具有实际的应用意义.采用Welch算法和Chirp-Z变换联合处理舰船的辐射噪声信号能够有效地提取线谱.根据对仿真信号和某实船的辐射噪声信号分析的结果表明,该方法原理简单,能够精确地提取特征线谱,其中频率分辨力可达0.36 Hz;根据所提取的船只的特征线谱,设定滤波区间对船辐射的噪声信号进行滤波,可以更准确地跟踪船的航迹.     

水下目标低频辐射噪声矢量声场干涉测试分析

矢量传感器具有与频率无关的偶极子指向性,可以同步、共点和独立测量声场中的声压和质点振速,在水下目标辐射噪声测量领域得到广泛应用.本文采用虚源干涉模型和简正波矢量声场理论,计算和仿真分析了水下目标低频辐射噪声声压与质点振速近程声场的时间-频率干涉图案,利用单矢量传感器辐射噪声测量系统在北黄海海域对单个和两个目标的水下辐射噪声进行了测试和分析.结果表明:水下目标低频辐射噪声声场质点振速水平分量与声压的时间-频率干涉条纹具有相似性,而声场质点振速比声压的时间-频率干涉条纹清晰,且质点振速能够抑制目标与目标辐射噪声之间的干涉;利用质点振速LOFAR图,可以判定水下目标的数目,区分水面和水下目标.     

一种基于最大后验概率判决的线谱检测方法

本文讨论了基于最大后验概率判决的水声目标辐射噪声线谱检测方法,并引入信息累积思想,以克服功率谱估计中随机干扰的影响.对水声目标辐射噪声的线潜特征提取试验表明,本文方法简单、有效,有较好的线谱提取效果.     

基于小波包分解和PCA-Attention-LSTM的舰船辐射噪声识别技术

为了改进舰船辐射噪声分类系统的性能,进一步提高识别准确率,文章提出了一种基于多特征的小波包分解在长短期记忆(LongShort-TermMemory,LSTM)网络中分类的方法。该方法首先通过小波包分解技术,分频段提取舰船辐射噪声的多种特征,将提取的特征利用主成分分析法(Principal Component Analysis, PCA)进行数据降维,通过添加注意力机制(Attention Mechanism)算法的LSTM网络,对辐射噪声结果分类,提高了学习效率和识别准确率。为了更精细地提取特征,分频段提取了舰船辐射噪声的时频域特征、小波变换特征和梅尔倒谱系数等特征,并将分频段与不分频段的特征、多特征与单一特征、不同信噪比间的算法性能进行对比。实验结果表明,基于小波包分解和PCA-Attention-LSTM的模型可以有效地提高舰船辐射噪声分类的性能,是一种可行的分类方法。     

FFT幅相联合的快速高精度频率估计方法

快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）常用于信号频率估计,采用填零的方法可降低幅度谱频率搜索间隔的量化误差,但是会使频率估计的计算量成倍增加。本文提出了一种FFT幅相联合的快速高精度频率估计算法,首先利用信号采样的频谱序列和尾首样本差确定幅度谱及峰值位置,然后由频谱序列在幅度谱峰值位置和信号采样的尾首样本差来确定频率搜索间隔的量化误差校正值。因此,所提方法同时利用了幅度谱峰值的位置信息与相位信息。分析结果表明,与仅基于幅度谱搜索的FFT算法相比,所提方法的计算复杂度更低,且定位精度更高。     

多重自相关和Chirp-Z变换测量旋转机械转速

在实际的振动测速过程中,有效信号往往淹没在噪声之中,FFT不能准确识别振动信号的有效转速频率。针对FFT抗噪声性能和测量精度不足的问题,提出一种多重自相关和chirp-Z变换相结合的算法。该算法能够提取强噪声背景下的有效信号,精确测量旋转机械的转速。通过仿真和对实验数据的分析,验证此方法的稳定性和有效性,具有很好的工程应用价值。     

调制FFT及其在离散频谱校正技术中的应用

提出了一种调制快速傅立叶变换(FFT),通过时域调制对实信号进行移频,打破频域内的对称性,再进行传统的FFT.该算法克服了直接进行FFT计算结果有一半冗余的缺点.将频率分辨率提高了一倍.提高了频率定位的精确度,从而减小了最大的幅值和相位误差,并进一步提高了抗噪性能.以比值校正法和相位差法为例,将调制FFT应用到离散频谱校正技术中,解决了基于FFT的离散频谱校正方法由于噪声影响而出现的一些问题,进一步提高了校正精度和抗噪性能.理论分析和Monte Carlo计算机模拟实验验证了上述结论的正确性.     

An enhanced Fourier transform spectrometer with a search algorithm

Interferometric instruments have the following serious weak points: (1) the necessity of doing a Fourier transform that involves a vast amount of calculation; (2) the lack of knowledge of suitable measuring conditions until the Fourier transform is finished; and (3) the spectral resolution of the conventional Fourier-based techniques is significantly affected by the sampling rate, data length, and noise in signal processing. In this paper, an enhanced spectrometer is proposed using the modified forward-backward linear prediction method (MFBLP) with a search algorithm. To document the advantage of the method presented, a computer simulation for multiple-wavenumber estimation is investigated. The MFBLP method is truly superior to the fast Fourier transform (FFT) method. In general, the spectral resolution using the FFT method is proportional to the data length. In this paper, however, it is shown that excellent results can also be obtained from only 60 sample points using the FFT method. Moreover, from experimental results, we also conclude that the sampling rate must be consistent with the condition 632p·t·D<3164, where f_p , represents the value of the pulse generator frequency in Hz, t the observation time, and D the decimation factor     

基于声-超声技术的木材弹性模量测定方法研究

提取声信号基频是声-超声方法测定木材弹性模量的关键。由于噪声和传感器谐振频率等因素的影响,直接应用快速傅里叶变换（FFT）方法提取信号基频计算弹性模量通常比标准的力学方法大20%左右。基于此,提出应用最大公约数算法提取信号基频,构建一种测量木材弹性模量的改进方法,并给出此算法的详细步骤。应用该方法和FFT方法分别对杨树木芯样本进行测试,弹性模量Eu和Ef的计算值范围分别为8.23~40.32Gpa和7.94~51.87Gpa,对比标准力学方法（弹性模量Es测量值为6.72~36.35Gpa）,误差下降了约10%。进一步分析Eu-Es和Ef-Es的相关性,相关系数分别为0.94和0.86,都呈显著相关。实测数据表明,应用本文方法计算所得的木材弹性模量与力学方法测试的数值更加吻合,相关性更好。     

摩托车发动机壳体辐射噪声控制研究

利用FEM/BEM(Finite Element Method/Boundary Element Method)方法分析摩托车发动机壳体的振动特性,对其表面的辐射噪声进行分析研究,对改进前的摩托车发动机壳体进行模态分析、频率响应分析及噪声辐射仿真分析,并用试验进行验证,仿真数据与试验数据基本吻合,表明理论模型的正确性.根据仿真的结果,对壳体结构进行改进(改变壳体的刚度和形状),并对改进后的壳体进行仿真,计算结果表明,壳体的辐射噪声值降低.最后将改进后的壳体进行试验验证,其辐射的噪声值也降低,说明这两种改进方案的正确性.     

基于MUSIC功率谱估计的直升机空中信号分析

针对直升机飞行的辐射噪声特征谱线进行分析,提出一种基于MUSIC算法的直升机声信号处理方法。首先阐述MUSIC谱估计方法,然后针对实测不同机型直升机的飞行辐射噪声数据,分别进行MUSIC算法和传统方法的频谱分析,对得到的结果进行分析比较,数据处理结果表明MUSIC算法能够抑制噪声,明显改善信噪比,并能够更为细致地体现直升机声信号的谐波特性。     

一种新型的滤波器组在水声应答器中的应用

针对某型水声应答器中处理信号频带变宽,信号中叠加了多个频率分量以及实时性要求高的问题,提出一种基于频域信道化技术的滤波器组方法。首先给出该滤波器组的理论推导,并对滤波器组进行加窗处理,给出了FFT的长度和移动重叠点数等参数对该滤波器组的影响,最后进行了数值仿真,并进行了湖试试验数据处理。结果证明该方法可有效解决信号的信道串漏问题,验证了该滤波器组的正确性和可行性。该方法通过对信号信道化处理,减小了滤波处理的运算量,提高了数据的信噪比,便于后续的目标检测。该滤波器组算法简单、易实现、运算量小,在水声应答器信号处理中有一定的工程借鉴价值。     

柔性基础混沌化线谱控制技术研究

船舶辐射水声中的线谱成分是被动声纳在水声对抗中检测、跟踪和识别目标的主要特征信号,对线谱成分进行控制能有效提高船舶的水声隐声性能。传统的隔振方法无法改变隔振系统的线谱成份,利用反馈混沌化控制原理,采用时变反馈参数的离散混沌化方法,通过调整和优化控制器参数,使基于柔性基础的隔振系统在谐波激励下能够产生稳定的混沌,改变通过隔振系统输入到船体的频谱结构,从而改变船舶辐射水声的频谱结构,并降低辐射水声中的线谱成分,达到有效降低辐射水声线谱成分的目的。