基于Bootstrap的宽带阵列信号个数检测

本文提出了一种基于Bootstrap的宽带阵列信号个数检测方法,该方法采用多重假设检验来估计信号的个数。通过对宽带信号的阵列采样输出分段并进行FFT变换,取其中一个频率点上的采样值构成阵列的采样协方差矩阵,得到假设检验的统计量,对选取的阵列采样输出使用Bootstrap方法得到检验阈值。该方法不需要对宽带阵列信号进行“聚焦”变换,且对高斯和非高斯信号均有很好的估计性能。计算机仿真试验证实了方法的有效性。     

基于统计小波模型的信号去噪研究

针对水声目标信号检测与识别中,海洋环境噪声的存在所造成的检测性能下降问题,提出一种基于统计小波模型的信号去噪及原信号波形估计方法.通过对舰船声信号以及海洋环境噪声信号特性的分析,根据信号的概率密度函数,推导出信号小波系数的相邻尺度间关系,从而建立信号的去噪模型,对仿真和实测数据的分析都验证了方法的有效性.     

基于多层双向长短时记忆网络的水声多载波通信索引检测方法

索引调制滤波器组多载波(FBMC-IM)水声通信系统在进行信号检测时,需要先根据均衡后子载波上承载的恢复数据判断出活跃子载波的位置。针对传统检测方法估计索引信息时计算复杂度高且准确度较低的问题,该文结合双向长短时记忆网络(BLSTM)对时序信号进行特征提取的优势,将深度学习理论引入水声信号处理的概念,提出一种基于多层BLSTM的水声通信信号索引检测方法。该方法将传统索引检测问题转化为数据驱动的多元分类问题,在提高估计性能的同时降低了计算复杂度。基于湖试测得的水声信道数据仿真验证了该方法的优越性和鲁棒性,可以作为索引调制机制下的一种通用检测手段。     

一种水声信号的模拟研究和检测

为了实现对水下目标的定位,提出一种CW信号与LFM信号组合的水声信号机制,并完成了模拟检测。该信号机制中CW信号用于测距,LFM信号用于测深。一组帧信号与三组行信号组合,共同完成目标定位,并且有效减小误差。仿真结果表明,该信号机制在水声信道中能有效的传输,被检测及实现定位要求。     

波达方向估计中的宽带信号个数检测新方法

在进行波达方向估计时,往往要对信号个数进行判断,传统的宽带信号个数检测方法需要在每个频点上进行多次采样,否则无法正确完成测向.针对此问题,提出了一种基于Bootstrap准则实现的宽带信号个数检测新方法.将宽带信号划分为若干个互不重叠的子带部分,之后对每个子带信号进行特征分解,利用特征值对相应的特征向量进行加权,再通过Bootstrap准则构造新的信号重采样矩阵,用聚类的方法判断出该子带上的信号个数,最后将各个子带上的结果进行综合判断出宽带信号个数.所提方法回避了聚焦的过程,且在非高斯噪声背景下也有较高的估计成功概率,尤其是在小快拍数下有着较好的估计性能,仿真结果证明了该方法的性能.     

水声探测系统目标回波信号仿真技术研究

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源,在水声对抗仿真系统中,目标回波信号的仿真数据量又是制约仿真实时性的关键因素之一,因此,必须对目标回波信号进行深入研究,既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的所有特征,又要满足仿真实时性的要求。提出了一种针对水声对抗仿真系统的目标回波仿真信号模型,该模型以窄带信号的复包络为基础,综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响,更具真实性和实用性。利用该模型具有采样频率低,仿真数据量小的优点,能够满足仿真系统实时性的要求。在水声对抗试验仿真系统中得到了很好的检验,具有广阔的应用前景。     

小波包变换在水声信号压缩编码中的应用

应用小波包变换及Huffman编码技术相结合的方法对水声信号进行了压缩编码。先对水声信号进行小波包分解;然后对分解系数进行阈值处理,最后对阈值后的系数进行Huffman编码。使用了两种阈值方案,通过仿真比较．其中不同频段不同阈值方案的零率比全局阈值的零率高。尽管全局阈值的零率稍低一些,但其Huffman编码效率较高且硬件实现较为简单,因此最后选取全局阈值进行闽值量化。仿真结果表明,本算法对水声信号压缩编码效果理想。     

基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法

针对常规的相干解调和非相干解调在水声信道通信中可靠性差的问题,文中提出了一种基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法。该方法基于海洋水声信道环境与传播特点,采用统计特性接近环境噪声且具有尖锐自相关、宽带特性的Chebyshev混沌序列作为信息载体和同步信号,并利用欧氏距离分类器对接收信号进行非相干分类判决解调。该方法可有效抑制水声信道因多途传播而引起的频率选择性衰落和码间干扰,从而更好地实现低信噪比条件下可靠水声通信。仿真实验证明,在-10 dB以上信噪比环境下,文中所提通信方法在具有多途效应的水声信道上具有良好的通信性能。     

一种基于形态滤波的水声信号检测算法

针对水声目标检测中色噪声及近场强干扰导致目标检测概率下降的问题,通过分析实际水声信道特性和水声阵列接收信号的LOFAR谱特征,将导向最小方差波束合成(STMV)与形态学滤波技术相结合,提出一种基于数学形态学滤波的水声目标检测方法。在STMV之后,应用联合形态学滤波估计信号噪声基底,进行常规信号检测。海试数据处理结果表明,该算法能在复杂的噪声背景环境下实现对水下微弱目标的有效检测。     

BOC调制信号在水声信道下的抗多途性能研究*

针对传统二进制相移键控调制信号在水声信道下需要较长的同步符号持续时间的问题,提出了基于二进制偏移载波调制信号的新型水声同步方案.对BOC信号的原理进行了讨论,通过理论推导和仿真分析,比较了提出的方案和传统方法.     

基于TMS320VC5409的水声通信Modem设计与实现

介绍水声通信Modem系统的组成结构和软硬件总体设计方案。系统包括以DSP芯片TMS320VC5409为核心的数字信号处理电路、USB接口电路、前置模拟终端（AFE）电路和换能器。通过该方法可以实现水声通信Modem系统的远距离数据传输,迅速实现DSP与计算机之间的数据交换。     

一种跨介质的空中-水下激光致声探测技术研究

跨空水介质间的探测技术是世界主要海洋国家的热点研究问题。为研究空中平台与水下的激光致声探测技术,文中在光击穿机制下采用纳秒脉冲激光与水听器之间的光声信号转换来进行空-水跨介质探测模拟实验研究及验证工作。搭建了激光致声空气-水下实验测试系统,采集了激光声扫描探测数据,对典型实验数据在时域内进行分析得出了激光激励声波的传播特性,根据时间互易原理实现了水下激光声信号的三维探测成像。利用有限元法进行激光在水下激发声波及传播的数值仿真,据此对实验进行了验证。此外,从仿真中发现通过提高脉冲能量至2.8×1010 W/cm2所激励的声波在传播400 m后仍能观测出明显的信号,信噪比约为11.3 dB,证明了百米级传输及探测的可能性。此研究结果为采用激光致声技术进行跨空-水介质探测提供了依据。     

水下定位系统中的数据采集和处理

阐述了水下定位系统的原理,介绍了系统中通信接口的软件实现原理和方法,并提出了基于多线程技术的串口通信模型.最后给出在利用水声定位技术将CPS定位向水下延伸的方法中,GPS测量时的坐标转换公式和基准的选择.     

水下目标分数低阶统计特性分析

大量的理论与实验检验表明,多数情况下舰船辐射噪声和海洋环境噪声等水声信号通常具有脉冲特性,服从稳定分布,二阶统计量不再稳定收敛,传统的水下目标噪声信号调制谱分析方法在这种环境下性能可能会下降。针对上述问题,为提高分析方法的稳健性,采用共变谱代替传统调制谱分析方法中的功率谱,提出基于分数低阶统计量的目标信号调制谱分析方法...     

水下声信号激光探测技术研究

水下声信号激光探测技术采用了激光接收技术。它在空气中利用光波，而在水中利用声波，把两种最佳的信道和物理场结合了起来，是遥感探测水下声信号的一种比较理想的方法。水下声信号在水空气界面会引起表面波动而对打在水表面处的激光束进行幅度调制。利用直接光强检测方法可以检测受水下声信号调制的激光信号。本文在理论分析的基础上通过试验验证了激光探测水下声信号技术的可行性，同时对水下声信号光电探测存在的问题进行了探讨并提出了相应的解决途径。     

潜艇水下微弱升降运动检测方法研究

检测水下载体的微弱升降运动信号是解决潜艇或水下航行器(UV)水下定深度悬停这一难题的关键。该文提出了一种新颖的检测方法,实现对水下载体微弱升降运动信息的检测。利用卡尔曼滤波技术,将惯性测量单元(IMU)信息和平台罗经、深度计等外部辅助信息进行融合,最终检测出水下载体的微弱升降运动信号。且还设计了基于微机械惯性测量单元(MEMS IMU),数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的验证样机。验证实验结果表明该文提出的检测方法是有效的。     

基于ST-FRFT的非合作水声脉冲信号检测方法

为解决非合作条件下水声脉冲信号检测与参数估计的难题,本文提出了一种基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测方法。线性调频（LFM）和单频（CW）脉冲信号是最常见的两种水下声脉冲信号,在非合作条件下,信号参数信息的缺失使得不能直接采用匹配滤波检测方法,傅里叶变换（FT）对CW信号具有良好的检测增益,但对LFM信号检测增益下降,尤其是具有较大调制率的LFM信号。分数阶傅里叶变换（FRFT）对LFM信号具有良好的能量聚集性特点,有利于LFM信号的检测,并且包含了Fourier变换,同样适用于CW信号的检测。为了同时获得接收信号的时域和频域特征,设计了基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测器,可以实现信号参数未知的情况下对LFM和CW信号的截获检测。理论分析了ST-FRFT与STFT方法针对LFM信号和CW信号的检测性能,基于FT的方法对LFM信号的处理增益受到调制率的影响,相对于CW信号增益下降,并且随窗长呈非线性变化,非合作条件下难以获得最佳窗长,而FRFT对LFM信号可以获得近似匹配滤波的处理增益,提高了LFM信号的检测性能。仿真结果和湖试数据处理结果验证了理论分析的正确性与该方法的有效性。      

水下声信号红外激光探测的光线分析

水下声信号在水-空气界面会引起表面波动而对打在水表面的激光进行调制。利用直接光强检测方法可以检测到受水下声信号调制的激光信号,本文用光线分析理论模型证明了利用激光进行水下声波探测的可行性。     

水下小孔径阵列自适应匹配滤波检测方法

为了解决水下小孔径阵列有色噪声场中目标检测问题,该文提出了一种基于目标方位似然估计的自适应匹配滤波器(ML-AMF)方法,该方法采用似然方法估计目标方位,并使用预先估计的方位信息进行能量检测,通过推导得到检验统计量。该方法克服了自适应匹配滤波器(AMF)目标方位失配带来的影响。仿真和实测数据的结果均验证了该方法在水下色噪声场中的有效性。8元均匀小孔径线列阵湖试数据的仿真结果表明,ML-AMF的检测性能优于MVDR 1~5 dB,优于CBF 12~17 dB。