双自适应噪声抵消算法的实现

为有效剔除噪声,提高信噪比,提出一种基于双自适应的噪声抵消算法,包括自适应子带分解算法和自适应噪声抵消算法两部分。采用子带分解与噪声功率谱密度匹配的方法来对信号进行非均匀子带分解,根据噪声在子带中的分布进行有效滤波,对低噪或基本上无噪的子带不滤波,而对其它子带采用自适应滤波的算法。仿真对比表明,与传统的均匀子带自适应噪声抵消相比,计算量大大减小,其滤波效果也得到一定的改善。     

具有信噪比处理增益的有源降噪系统性能分析

传统的有源降噪（ANC）系统的待抵消噪声中不包含有用信号，噪声希望被完全抵消；但在某些特殊的应用场合里，特别是对引入新的声场极度敏感的舰艇环境，待抵消噪声（主要是舰艇自噪声）中包含有目标信号（有用信号），噪声被降低的同时，希望信号被保留，这就是具有信噪比处理增益的有源降噪系统。本文给出了这种系统的物理模型，提出了针对该系统的“信噪比处理增益”和“信号失真度”概念，并进行了数理分析和仿真实验。研究表明：该系统能够降低噪声，但是信号会失真，影响该系统性能的最主要因素是参考输入端信噪比的大小。也就是说，只要合理设计参考噪声的拾取方式，该系统能够用于抵消舰艇自噪声，在获得较高的信噪比处理增益的同时，保持较低的信号失真度。     

基于抗串扰自适应噪声抵消器的参考输入预处理ANC系统

针对有信号存在情况下的声场有源噪声抵消(ANC)应用,提出了一种能够在降低声场干扰噪声的同时,尽量减小信号失真的ANC系统.通过抗串扰自适应噪声抵消器(CRANC)对传统ANC系统的参考输入进行预处理,降低了ANC系统中信号和噪声之间的相互干扰,在理论上保证了系统具有声场信噪比提升能力.理论分析和仿真对比实验表明,该系统比现有系统具有更可靠的信号背景下ANC能力.     

前言

自适应噪声抵消是一种引人注目的信号处理技术,它有较大的实际应用价值。自适应噪声抵消实际上是由噪声抵消和自适应二种技术组合而成的。噪声抵消系统由一个减法器和一个最佳滤波器组成,如图1所示。     

自适应噪声抵消在矢量传感器方位估计中的应用

矢量传感器能同时拾取声压和质点振速信息．单个矢量传感器就可以估计目标方位,因此非常适合在一些小平台上使用。一般平台的自噪声非常大,这对于目标的方位估计很不利,必须设法抑制自噪声以估计目标方位。文中采用自适应噪声抵消器对平台自噪声进行抑制,介绍了两种噪声抵消的方法,然后进行方位估计。同时对这两种方法作了计算机仿真。结果表明,两种方法都能有效地抑制平台本地噪声。     

拖线阵自适应本舰噪声抵消系统

本文根据自适应噪声抵消的基本理论和拖线阵本舰噪声的时空特性,提出一种利用端射波束作参考、采用最小二乘格形算法的拖线阵自适应本舰噪声抵消系统模型。理论分析和计算机模拟表明,本系统是一个较理想的次最佳本舰噪声抵消模型。本系统对实际拖线阵试验数据的处理亦取得了较好的效果。     

直升机辐射噪声的自适应抵消研究

在分析直升机辐射噪声特性的基础上,提出了一种适于宽带噪声抵消的结构和算法——格型最小二乘联合抵消器。大量仿真研究表明,对宽带噪声(100Hz～1.5kHz)能达到13dB左右的抵消比。利用TMS32010实现格型滤波,建立了模拟直升机辐射噪声抵消的实验系统,结果表明能达到8dB以上的抵消比。这对提高航空吊放声呐的探测性能有着重要意义。     

基于峰值预滤波次级通道在线建模的主动噪声控制系统

传统白噪声激励在线建模主动噪声控制(ANC)系统,次级通道对激励源的响应在一定程度上会干扰控制滤波器的迭代,而且会增大系统收敛后的声场能量.针对这一问题,一种新的、用于窄带噪声抵消的在线建模ANC系统被提出:利用峰值滤波器对真实次级通道进行重构,新的传递函数能够不失真地重现待抵消噪声所在频段的次级通道频率响应,并对其它频段进行抑制.最后利用该系统对舰船辐射线谱噪声进行了主动控制计算机仿真试验.结果表明:该系统简化了次级通道的传递函数,减少了白噪声对控制滤波器的干扰,提高了系统性能,并降低了系统收敛后的声场残余能量.     

舰船噪声听觉特征增强方法

为改善新声呐兵听音训练效果,强化噪声样本中与目标属性紧密相关的听觉特征,将处理后的舰船噪声用于听音训练,提高舰船噪声样本利用率。提出的舰船噪声听觉特征增强模型及其实现方法主要包括四个步骤:噪声分解、子带分析、子带加权、噪声重建。首先采用多分辨分解将舰船噪声信号划分为若干子带,对子带进行逐个地听音分析和各种谱分析,选择特征信息稳定且丰富的子带进行强化,选取并微调各子带加权系数,采用多分辨分析理论重建舰船噪声,并根据重建噪声的功率谱、包络谱分析和听音分析结果调整加权系数,进而用于听音训练。仿真分析中,采用听音分析和谱分析比对原始噪声和重建噪声,验证了该方法的合理性和实用价值。     

相减式硬约束自适应抵消器的海试研究

相减式硬约束自适应的基阵系统的具较低的旁瓣和较好的方位分辨力，它的自适应逻辑不需要信吃场相关矢量的先验知识，因而结构简单，便于工程实现，本文在原有的理论将其变形的波束减的自适应低抵消器，着重从实验方面研究这种自适应抵消器的性能，利用原有声呐设备构造了一个实验系统，成功地抑制了舰壳声呐自噪声中螺旋桨噪声成分，通过处理海上试验数据，详细考察了多种算法的抵消效果，并讨论了信号检测能力。     

管路振动噪声对船舶总体声隐身特性的影响

船舶声隐身性能由其自身的噪声量级确定,而管路系统的噪声又是船舶噪声的重要组成部分,由于管路噪声有其自身的特点,因此对于船舶声隐身性能的影响也具有其特殊性。结合工程实践分析船舶管路振动噪声与船舶总体声隐身特性的关联关系,得出管路的水动力噪声是影响船舶声纳平台区自噪声的主要干扰源之一的结论。围绕管路水动力噪声的生成特点,提出几点工作建议供同行参考。     

聚氨酯空腔尖劈吸声性能实验研究

实验测试了新型聚氨酯空腔尖劈不同温度下材料低频动力学参数及尖劈不同静压下吸声系数。通过绘制Wicket图进行了数据筛选,应用时温等效原理,得到了规定温度下宽频范围内材料动态力学参数,随后讨论了尖劈吸声性能随静水压力、温度、频率的变化规律。在测试数据基础上,基于优化理论对尖劈腔型进行优化设计,开展了声呐平台区敷设空腔尖劈的应用研究,分析了敷设前后声呐平台的声振特性,验证了新型聚氨酯吸声尖劈的减振降噪效果。     

STFT及其在回声消除方面的应用

论述了STFT(Short-Time Fourier Transform)理论及其特点,设计了一个在桌面音频系统中由于麦克风和听筒的耦合而产生语音干扰(主要是回声)的消除系统,该系统利用STFT将所需信号和噪声信号变换到频域,通过频谱相减消除噪声。提出了一个基于多信道回声消除器的子带最小二乘滤波器理论分析和估算方法,该方法具有较强的自适应能力、算法收敛快、控制精度高。     

拖船噪声对拖线阵声呐的干扰特性分析

针对拖船自噪声影响线列阵探测性能的问题，文章研究了浅海和深海环境下线列阵对拖船自噪声的波束响应。仿真结果表明，浅海环境下拖船自噪声会在0°~20°的方位区间内产生干扰，深海环境下会在0°~20°和60°~90°两个方位区间内产生干扰，并给出了最大波束响应偏离端射方向和深海环境下远离端射方向干扰出现的主要原因。海试数据处理结果证明，深海环境下拖船自噪声确实会在相应的方位区间内产生干扰。拖船干扰在不同环境下特性分析的结果有望应用于拖船自噪声抑制算法的研究。     

拖船辐射噪声特性分析及实用抵消

拖船辐射噪声严重影响拖线阵声纳的探测性能,该噪声是成分复杂、多途传播的近程强干扰,如何抵消该噪声是拖线阵声纳面临的一个难题。在讨论了拖船噪声的成因、谱特性以及多途传播路径等问题后,通过对拖船辐射噪声的特性分析及逆波束形成(Inverse Beamforming,IBF)算法的理论研究,并经仿真表明:基于IBF算法的拖船噪声干扰抵消技术能够有效抵消拖船辐射噪声。海试数据验证了抵消后目标信号所在方位更清晰,且能识别出弱目标信号,其抗多途效果好。该方法易于实现,抵消效果显著,具有一定的实用性和可行性。     

SWATH型科考船柴油发电机组气囊隔振设计方案

小水线面双体船(small waterplane area twin-hull ship,SWATH)型科考船作为承担远洋深海科考任务的特种船舶,对船舶的水下辐射噪声和自噪声控制十分严格。为了控制SWATH型科考船自噪声,针对科考船上主要振动噪声源1 100 kW柴油发电机组采用气囊隔振技术,进行机组气囊隔振系统的设计和计算分析校核,并通过振动测试证明柴油发电机组气囊隔振设计方案具有良好隔振效果,可很好抑制振动源向船体的振动传递,从而降低全船自噪声。     

噪声背景下目标线谱提取方法研究

利用目标线谱与自噪声线谱在时间域和空间域上的差异,采用时空联合手段研究舰船噪声中目标线谱的提取方法。文中具体讨论了连续谱背景下线谱的提取方法以及舷侧阵中自噪声线谱与目标线谱的分离方法。海上实验数据处理结果表明了该方法的有效性。     

双通道传递函数法测量矢量水听器自噪声

针对矢量水听器自噪声测量时受环境干扰严重的问题,提出了利用双通道传递函数法测量矢量水听器的自噪声。给出了双通道传递函数法降低环境干扰的原理;并通过实验手段分析了利用该方法测量时,环境背景噪声条件及水听器布放距离等因素对测量结果的影响。研究结果表明,利用双通道传递函数法测量矢量水听器的自噪声,可以有效降低环境背景噪声影响,得到更加准确的结果。该方法为准确测量矢量水听器的自噪声提供了有效的手段,为矢量水听器在远程探测领域的实际工程应用提供了测量基础。     

基于光纤矢量水听器的浅海噪声矢量场特性研究

基于简正波理论分析了浅海噪声矢量场声压和质点振速的强度特性,仿真了浅海声压和质点振速的噪声强度在深度和频率上的变化特性,噪声矢量场强度特性仿真结果与实验测量结果一致。针对声场测量的有效性,给出了加速度通道自噪声谱级和灵敏度必须满足的关系式,并提出了降低自噪声对接收系统影响的两种措施。最后分析并对比了系统自噪声谱级和海洋环境噪声谱级,结果表明,声压通道的自噪声比环境噪声谱级低20 d B左右,Y通道和Z通道的自噪声比环境噪声低3.5 d B以上,X通道的自噪声谱级在200 Hz附近与环境噪声谱级最为接近,约比环境噪声低1.5 d B。