混沌序列在深海多波束高Ping发射中的应用

基于波束形成方法的相控发射可以向不同方向以小延时连续高Ping率发射信号,由于海底底质分层结构的变化,在接收端极易发生回波信号混叠。提出了使用混沌序列克服这一问题,建立了混沌序列筛选流程及编码模型;分析了Logistic序列、Tent序列及Chebyshev序列的相关特性,确定了Chebyshev序列在三者中相关性能最好。使用Chebyshev序列进行调频生成序列,并进行了仿真和水池实验,验证了混沌调频编码信号对混叠信号具有良好的分离能力。     

基于双线性时间-频率分布的瞬时信号探测技术

针对复杂背景条件下瞬时信号的探测,提出一种新的无混叠双线性时间-频率分布方法,该方法能够避免常用的双线性时频分布中的频率混叠与信息丢失,有效减小交叉项干扰,而且具有较高的时频分辨率.通过数字模拟实验与齿轮箱故障信号检测,验证了新的双线性时间-频率分布对复杂信号中瞬时分量的探测效果.     

基于混沌理论的海底混响中目标回波提取

提出了基于混沌理论的混响中目标回波提取新方法。该方法主要得益于一种新的预测模型,该模型基于径向基函数神经网络,综合利用了时间序列的前向和后向预测,解释了该模型用于混沌信号分离的基本原理,用几种混沌时间序列分析了该模型用于混沌信号建模和谐波信号提取的性能。该方法用于湖试混响中目标回波提取的结果表明:该模型可以用于提取信混比不小于1dB的目标回波。     

基于自适应滤波的薄层厚度超声测量方法

针对应用超声脉冲回波法测量三层结构中的硅橡胶薄层厚度时回波混叠的问题,提出一种基于RLS(recursive least square)自适应滤波的解决方法。该方法将硅橡胶层下界面回波发生混叠的信号作为输入信号,将无硅橡层时的回波信号作为期望信号,通过RLS自适应滤波算法的处理提取出相互分离的有效下界面回波信号,实现硅橡胶薄层的测厚。研究不同滤波器阶数和遗忘因子对信号分离及测厚精度的影响,以输出信号的信噪比为指标选择最优的滤波参数。结果表明:该方法能够有效分离出发生混叠的硅橡胶薄层界下界面回波,能够测量0.15,0.17,0.19,0.21 mm 4种厚度的硅橡胶薄层,对回波部分混叠和完全混叠两种情况均有良好的适用性。     

浅海波导远程信混比预报模型

浅海主动探测时,海底混响是目标回波的主要背景干扰,信混比影响主动声纳的性能.混响和目标回波都属于海洋中的散射问题,利用简正波方法,结合平面波散射函数建立了浅海远程信混比预报模型,实现了不同环境参数下信混比的量化分析.仿真比较了不同信号形式、频率以及不同海底底质下的刚性球信混比曲线,从理论上分析了回波随距离的振荡现象.结果表明：用无指向性的声源探测目标时,信混比较低,探测较为困难;宽带信号照射下目标回波更加平稳;简正波之间的干涉导致回波随距离发生振荡,频率越高,干涉结构越复杂;在硬海底环境中信混比相对较小且目标回波振荡剧烈.     

基于偏时域相干分析的频谱混叠信号分离方法

提出一种基于偏时域相干分析的频谱混叠信号分离方法。该方法依据参考信号,利用偏时域相干函数,通过对信号分量与混合信号的功率比进行定量分析得到信号的瞬时混叠模型,最后按照瞬时混叠的逆过程分离出各信号分量。该方法与自适应分离方法的输入信号模型等价,且概念、算法简明。典型信号条件下的仿真实验表明在其功能与自适应分离方法基本相同的情况下,信号分离的准确度优于自适应方法。     

基于Lorenz混沌调频的水下正交波形集设计

针对网络水下航行器组联合探测情况下各网络节点间信号会互相干扰的问题,基于Lorenz混沌模型,提出一种混沌调频(Chaos Frequency Modulation,CFM)的正交波形集设计方法。首先建立基于Lorenz序列的CFM信号模型,对其进行相关特性分析和正交特性研究,包括CFM正交波形集的个数和波形长度对波形集正交性能的影响,提出对混沌序列进行加窗函数处理的CFM波形集正交性优化方法;然后构造网络水下航行器组分别发射线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号和CFM信号的回波模型,对比分析了匹配滤波器对回波信号的处理结果。仿真结果表明,该设计方法简便、灵活、高效,产生的CFM正交波形集性能良好,且相对于常规信号在水下信号检测方面具有明显的优势。     

海底天然地电信号采集的实时级联分样技术

针对海底天然地电场信号幅度小、超长周期的特点,提出对原始地电观测数据进行实时级联分样的技术.运用变采样率的方式进行数据采集.在数存空间内,依据奈奎斯特定理和最大误差最小化的原则,设计多级抗混叠数字滤波器,使实测数据经过滤波器后,达到无失真抽样与存储的目的.在海底测量时,不同级的分样数据对应着不同采样率的测试结果,各级的分样构成全频段的地电信息.经海试检验证实,本文所提出的实时级联分样技术为海底以下的资源探测提供了一种有效的信息提取手段.     

编码MultiPing在深海海底探测中的应用研究

针对深海海底探测中MultiPing(Multiple Pings)技术的回波识别问题,研究了编码多Ping发射与回波识别技术.信号编码使用2DPSK相位调制方式,以ADSP-CM403F混合信号处理器为核心设计MultiPing编码信号的DSP发射系统;回波解码使用差分相干解调法,用Gardner内插同步算法进行位同步,并基于Matlab中可视化的simulink平台搭建回波解码仿真模型,在示波器中显示回波信号到达的准确时间和解调出的码元序列,根据码元一致性确定每一列编码信号的传播时间,从而得到需要的海底信息;设计实验使用ADSP-CM403F在实验水池中发射75kHz中心频率编码信号,并在接收回波信号中加入不同信噪比的高斯白噪声模拟深海回波信号进行解码研究,得出不同判决门限下,误码率与信噪比的关系.通过对编码MultiPing技术的研究,验证了该方法的可行性.     

基于自相关降噪的混叠转子振动信号分离

航空发动机在运行过程中,传感器测得的振动信号是各振源的混叠信号,且含有很强的噪声。常规的信号处理方法难以分离混叠信号,对机器的健康监测和故障诊断造成了很大的困难。介绍了盲源分离基本原理和方法,指出盲源分离算法在强噪声环境下失效。针对强噪声环境下的混叠振动信号,提出首先通过时延自相关降噪方法对振动信号进行降噪,然后通过盲源分离算法对降噪后的信号分离。仿真结果验证了提出方法的有效性。最后,利用该方法对实测混叠转子振动信号成功实现了降噪和盲分离,为噪声环境下的混叠信号分离提供了一种新的方法。