局域波分解在被动测向声纳中的应用

局域波分解可以把复杂信号分解为有限个内蕴模式函数和一个趋势项,这个过程相当于在时间域上对不同的频率信号进行分类。不同的内蕴模式函数分量代表了不同频率分量的信号成分,利用海洋环境噪声与目标信号频域特征或相关函数的不同,滤除被动测向声纳接收信号中的海洋环境噪声,提高输入信号的信噪比,进而提高被动测向声纳的检测性能。提出了基于局域波分解的被动测向声纳信号检测模型。计算机仿真结果表明,相对于传统的二元被动测向声纳检测模型,基于局域波分解的信号检测模型可以有效提高被动测向声纳的检测性能。     

基于伪虎鲸click信号的主动声呐探测信号低截获性分析

为解决现代主动声呐易暴露的问题,提出以伪虎鲸click信号作为主动声呐发射信号波形进行探测,以实现声呐的低截获性。首先通过宽带模糊函数分析了伪虎鲸click信号的分辨性能;然后通过仿真对比单双基地声呐探测模型下,伪虎鲸click信号与常规主动声呐信号的截获因子,验证了其低截获性。结果表明,伪虎鲸click信号三维宽带模糊函数呈现理想的“图钉型”,时延分辨力达到7.644×10^(-6) s,频移分辨力达到7.405 Hz,具有良好的分辨性能;伪虎鲸click信号的截获因子在−4.887~−17.6 dB之间,始终小于0 dB,且远低于常规主动声呐信号,具有优异的低截获性能。伪虎鲸click信号作为声呐发射信号可实现有效与低截获性的声呐探测。     

一种仿生谐波信号的分析

0引言动物声纳在恶劣捕食环境的具有卓越的性能,如大棕蝙蝠密集丛林中捕获到静止昆虫,瓶鼻海豚则能从泥沙中寻找到不同尺寸、形状的掩埋目标[1]。无庸置疑,回声定位动物在复杂环境下跟踪和捕食猎物的能力让人工声纳系统望尘莫及。研究表明,动物声纳之所以具有优势,一个主要原因就是其发声信号更加多样、复杂,其中蝙蝠利用多个谐波信号来对抗丛林等混响背景[2]。本文从波形分析的角度来探讨谐波信号在人工声纳的应用问题。     

主动声纳检测技术的回顾与展望

由于低噪声隐身型潜艇的出现,声纳技术面临着激烈的挑战,低频主动声纳及其信号检测技术成为水声领域的研究热点之一。但是浅海的工作环境对主动探测相当不利,如何利用信道和背景干扰的特点,改进检测性能是研究的重点。模基处理、广义匹配滤波、混响消除、组合信号和波形融合处理、DLCT一体化处理等等技术在不同的方面能发挥一定的改进作用。对这些主动声纳检测技术的回顾与梳理,将为开展该领域研究工作提供一些有益的参考。随着人们对海洋环境理解的深入以及更准确、稳健性更好的水声模型建立,各种模基检测算法将被逐步应用到工程中。在此之前,诸如RCI/SRC这类介于模基和非模基之间的检测方法,由于其具有良好的稳健性、可移植性以及优于常规检测方法等优点,有望率先在工程中获得应用。同时,这些方法的组合应用,比如组合信号与波形融合、SRC/RCI相结合等,也就有较强的现实可操作性。     

阵列处理中高分辨的信号波形估计

1.引言 阵列处理一个重要的目的是加强某一方向的信号而抑制其他方向的信号.许多情况下,希望利用传感器阵列的数据确定由空间各辐射源的方向和功率.更为细致的要求是希望利用阵列的信息,得到辐射源的发射信号的波形.随着对信号的利用程度的提高,后一种应用有更为广泛的前景.主动声纳中的脉冲压缩技术、水声通信和最近被动声纳中的噪声目标类型识别都无一例外的需要辐射源的发射波形,而不仅仅是信号的方位和功率.     

主动声纳波形复包络—调制仿真技术

本文介绍了一种主动声纳波形仿真系统。在算法上利用了主动声纳波形的窄带性质,先在较低采样率下完成回波、混响、本舰噪声、海洋噪声复包络的运算,然后再经调制运算把复包络调制成高频波形,有效降低了对计算速度的要求。在结构上采用两级TMS32020配置,分别实现波形复包络运算和调制运算,充分发挥了硬件的处理能力。运行结果表明,该系统的仿真逼真性和工作可靠性都是令人满意的。     

宽带与窄带模型下的时延——多普勒滤波比较

1引言在主动声纳探测中,估计目标的径向距离和径向速度是其重要目的之一。通常是通过发射信号与接收信号的拷贝相关来获得模糊度函数[1],实现时延--多普勒滤波的。时延对应着目标的径向距离,多普勒频移对应目标的径向速度。窄带模型是宽带模型的一种弱化,它操作简单,方便运算,但当发射信     

被动声纳目标识别系统设计研究

目标识别是声纳的主要功能之一,其性能包括识别正确率、泛化能力和识别距离。由于数据样本的保密特性,声纳目标识别系统设计有其自身特色。在设计过程中,应首先降低对数据样本的依赖,把目标辐射噪声的机理分析、组成、运动规律等知识巧妙地运用到系统设计中;其次还应尽可能提高泛化率,以提高声纳目标识别系统对未见过的样本的正确识别能力。讨论了声纳目标识别流程、声纳目标识别系统的设计方法;在声纳目标识别系统的性能评估中,给出了目标识别距离的估算方法。     

相位编码信号声学多普勒测流中的波形参数优化方法

针对相位编码声学多普勒测流中发射信号参数固定引起的适应性不强的问题,在基于信号模糊函数及其模的二阶导数的基础上,提出了两种根据测量需求和环境条件调整发射信号波形参数的优化方法,它们是分层精度约束下取得最佳速度估计精度的波形参数优化方法以及测速精度约束下实现最细分层厚度的波形参数优化方法,分别给出了参数优化的原理和具体的操作步骤。理论分析和实验数据分析结果均表明,相对于缺省参数信号,优化参数方法得到的信号具有明显的性能优势,且优化程度与理论预测基本相符。     

混响背景下宽带信号的检测

海洋混响是主动声纳检测中主要的背景干扰，它是一种有色干扰噪声，并常被看作是一个非平稳的随机过程，这使得工作在白噪声条件下的最佳匹配滤波检测器的性能在一定程度上受到限制。本文将白化的思想引入到主动声纳的信号检测中，在混响自回归(AR)模型的基础上研究混响的预白化处理，并将一种次最佳检测器应用到宽带信号的检测中，最后比较了未白化匹配滤波与白化次最佳检测器的性能，实验数据分析结果表明白化次最佳检测器可以在一定程度上提高主动声纳的检测性能。     

圆柱阵主动声纳混响抑制方法研究

圆柱阵主动声纳混响的强非均匀性,会降低空时自适应处理的性能。对圆柱阵主动声纳混响的空时二维分布特性以及混响数据的非均匀性进行分析,在此基础上研究了基于修正的角度-多普勒补偿(Modified Angle-Doppler Compensation,MADC)和导数更新技术(Derivative Based Updating,DBU)的降维自适应处理方法在圆柱阵声纳混响抑制中的应用。仿真结果表明:这两项技术可降低混响的非均匀程度,对运动中的圆柱阵主动声纳有较好的混响抑制效果,其性能更接近最优处理。     

一种共形阵主动声纳空时自适应混响抑制方法

运用平台自身运动补偿技术无法完全消除由空域锥角引起的多普勒扩展,因此影响主动声纳探测性能。因此为了提高鱼雷共形阵主动声纳混响抑制能力,文中对空时二维自适应抑制混响方法进行了研究,并分析了混响多普勒频率与空域锥角余弦存在特定关系,在此基础上进一步研究了以多普勒处理为基础的空时降维自适应处理方法(时空级联处理方法)在主动声自导鱼雷中的应用。仿真研究表明:时空级联处理方法在处理性能接近最优处理,同时,处理速度明显快于最优处理。因此,在鱼雷中远程主动自导中,空时二维自适应混响抑制方法具有研究价值。     

探测高速小目标的声纳信号波形设计

针对用主动声纳探测水下高速运动的小目标存在的主要干扰,海面,海底混响和接收信号的起伏,讨论了宜采用的声纳信号形式,在混响信道中,对高多普勒目标采用加窗的长ＣＷ脉冲是合适的,而根据多途信道中回波存在的起伏的特点,需要采用多频脉冲,最后给出了用探测高速小目标的声纳最佳发射信号形式和频率编码方案。     

基于时空级联自适应的多频信号混响抑制方法

针对使用多频信号的高速运动的前视主动声纳,对运算量小、较为实用的降维空时自适应抑制混响方法进行了研究,分析得出多频信号的混响空时二维分布特性,在此基础上提出了基于时空级联自适应处理非相干叠加多频信号混响抑制方法,仿真实验研究表明：该方法具有较好的多频信号混响抑制性能,而且大大降低了系统的维数和运算量,便于实际工程实现。     

基于运动平台的海底混响建模与仿真

混响是主动声呐目标检测的主要干扰,混响的建模与仿真对研究水下信号处理具有重要的意义。以海底混响为研究对象,综合考虑发射信号的波形、海底散射体散射特性以及运动平台带来的多普勒频移等影响因素,提出了一种基于运动平台的海底混响仿真方法。该方法同时结合了散射原理与网络模型,具有明确的物理意义,且其仿真实现方法简单高效。最后,通过分析混响仿真信号的瞬时值、包络的概率分布、频谱特性以及时间相关性,验证了该方法对海底混响仿真的有效性。     

不同底质海底窄带混响信号空间相关半径研究

海底混响是主动声呐的主要干扰之一,分析海底混响信号的空间相关特性是抗海底混响技术研究的基础。本文依据混响信号的空间相关特性,从理论上解释海底混响信号空间相关半径的定义,利用实验数据研究了在不同海底底质情况下混响信号空间相关半径变化规律以及不同底质混响信号强度的变化。研究表明不均匀海底底质情况下,散射体颗粒增大,混响信号空间相关半径减小且底质较硬时混响信号较强。     

探测尾流自导鱼雷主动声呐的波形设计

为了实现对不同速度尾流自导鱼雷的稳定探测,建立尾流自导鱼雷典型弹道模型,对运动平台主动声呐混响和鱼雷目标回波的多普勒特性进行分析。研究结果表明对于探测尾流自导鱼雷的主动声呐来说,当鱼雷速度小于2倍平台速度时目标多普勒较小且不稳定,仅依靠多普勒滤波难以完全避开混响干扰并实现稳定探测。提出使用宽带多普勒敏感信号与CW信号的组合形式来探测尾流自导鱼雷。仿真给出了组合信号的距离、速度分辨力和混响抑制能力,证明了其性能良好。     

舰载设备抗冲击试验系统建模与仿真

为使冲击试验机的模拟试验更贴近于实际水下爆炸环境，提高舰船及其设备的抗冲击能力，满足最新抗冲击标准的要求，提出了以液压系统为动力源的新型重载双波冲击试验机系统的模型结构，解决了正负波实现过程中的关键性技术，构建了系统的精确动力学模型。为了对系统在不同测试条件下的参数配置和达到的预期性能进行考察，分别针对BV043／85标准提出的三类设备的冲击环境进行了仿真。仿真结果表明，该系统可以产生与最新抗冲击标准BV043／85和MIL—S-901D相吻合的冲击加速度波形，为实际冲击试验机系统的设计建造提供了理论依据。     

主动声呐阵元信号监测仪系统的开发

介绍了一种基于信号处理机的主动声呐阵元信号监测仪系统,该系统具有基阵阵元测试、声学谱级测量、指向性测量、幅相一致性测量和混响级测量等功能。首先介绍了该系统的硬件平台、软件平台及主要功能,之后详细介绍各主要模块的设计流程及实现,最后给出实录信号分析结果,应用情况表明该系统稳定可靠,使用便捷,功能全面,可明显提高主动声呐设备的研发速度和试验的效率。