高速小目标探测中的信号处理技术

本文介绍了反鱼雷硬对抗防御系统中的主动声引信技术研究,主要讨论了近程探测高速小目标的信号处理技术及主动声引信的硬件框图和软件流程,给出了原理样机湖上试验结果,试验结果表明这种信号处理算法是可行的,并且具有一定的实用价值.     

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。     

南海深海中信号波形的多途结构

本文给出了南海深海实验所记录的信号波形多途结构的实验结果，得到了经海底高达四次反射的波形，画出了信号波形图。我们对不同距离上六种收发深度各次反射波的到达时间差进行了测量，并与计算的各路径的信号到达时间曲线作了比较，两者符合得很好     

目标探测概率估算模型

本文以主动声纳探测为例,给出了声纳探测的瞬时发现概率的求解模型,但是这种模型只反映出某一次独立探测的情况,但是这种模型只反映出某一次独立探测的情况,却不能反映整个探测过程。为此,我们提出了关联整个探测过程的发现概率模型－累积发现概率。文中重要讨论了“K out of N~和“双亮点假设”两种建模方法,此法对声纳的战术使用和目标跟踪探测具有较大的参考价值。     

目标探测概率估算模型

本文以主动声纳探测为例,给出了声纳探测的瞬时发现概率的求解模型,但是这种模型只反映出某一次独立探测的情况,却不能反映整个探测过程.为此,我们提出了关联整个探测过程的发现概率模型--累积发现概率.文中重点讨论了"K out of N"和"双亮点假设"两种建模方法,此法对声纳的战术使用和目标跟踪探测具有较大的参考价值.     

高速小目标回波信号仿真研究

提出基于回波叠加的数值仿真模型,用于目标回波信号的仿真;根据仿真条件,结合多普勒频移公式建立目标回波的理论模型,计算回波信号的频率参数;将目标回波的数值模型和理论模型进行比较,验证了数值模型的有效性,并由此获得高速小目标的回波特性,为进一步的目标回波检测奠定基础。     

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。     

声纳信号抗混响能力和声兼容性分析

作为主动声纳系统设计的三大要素之一,主动声纳波形设计在主动声纳系统设计中占有重要的地位。主动声纳信号波形不仅决定了接收信号的处理方式,还直接影响到系统的分辨率、测量精度、抗干扰能力以及目标跟踪性能等各个方面。利用信号的Q函数和互模糊度函数,研究信号的抗互相能力和声兼容性能。并通过实际的海试数据分析,验证了这种分析方法的可行性、有效性和正确性。     

主动声纳宽带信号的一种高效参数估计算法

讨论在宽带信号体制下,对水中高速目标的检测与估计问题,给出了高斯包络线性调频信号必须采用宽带模糊函数进行检测时的带宽和目标速度范围。在仿真分析了信号宽带、窄带模糊函数主峰特性的基础上,提出了一种联合利用宽带模糊函数和窄带模糊函数的高效目标参数估计算法,该算法可以将二维相关运算简化到一维相关运算,降低了运算量,同时具有良好的估计精度。     

混响背景高斯化的信号检测

1引言海洋混响是海底目标探测的主要背景干扰,随着对其统计模型研究的不断深入,人们发现主动声纳在混响限制区内接收到的数据基本服从非高斯分布,所以将数据高斯化在匹配处理的检测方案中便具有了很强的必要性。文献[1]中U滤波与G滤波     

机动小目标的时空联合检测技术

主动声呐信号处理中一般采用匹配滤波和背景均衡等算法检测回波信号,为提高信号的检测性能,还需利用信号与混响和环境噪声在时间、空间上的统计特征差异。文章在对信号的时、空特征算法进行简单描述的基础上,提出了频率能量统计特征和方位能量统计特征,将两种特征检测器的输出进行融合处理构成时、空联合检测器。仿真和试验数据处理结果证明,此方法可有效提高机动小目标在混响及环境噪声中的检测性能。     

一种沉底小目标的主动高频仿生波形分析及探测方法

为研究和分析用仿生信号及处理方法探测沉底小目标的可行性及探测性能,分别从时域频域波形、模糊度函数、抗混响性能方面分析了仿海豚声呐信号,并用计算机仿真了复杂背景下沉底小目标的探测。理论分析和仿真结果表明:在几种仿海豚声呐信号中,频率重叠较多的信号混响抑制效果最好;仿生探测方法的性能比标准声呐探测方法有了明显的提高。仿生信号及探测方法可作为一种新型的沉底小目标探测信号及处理方法。     

混响背景下预白化信号检测

在浅海环境中主动声纳匹配滤波器性能下降的一个重要原因是混响问题,因为混响同样是由发射信号引起的,与发射信号有很强的相关性。预白化抗混响算法是将混响看成局部平稳的有色高斯随机过程,采用AR模型对混响进行建摸,利用AR模型系数对原始数据进行“白化”处理,然后利用修正后的发射信号做拷贝信号进行匹配滤波。预白化处理能够有效抑制混响干扰,降低虚警,提高对运动小目标的探测能力。仿真和湖试数据处理结果验证了该方法的有效性。     

Bi-parental product algorithm for coded waveform design in radar

The problem of obtaining long sequences with finite alphabet and peaky aperiodic auto-correlation is important in the context of radar, sonar and system identification and is called the coded waveform design problem, or simply the signal design problem in this limited context. It is good to remember that there are other signal design problems in coding theory and digital communication. It is viewed as a problem of optimization. An algorithm based on two operational ideas is developed. From the earlier experience of using the eugenic algorithm for the problem of waveform design, it was realised that rather than random but multiple mutations, all the first-order mutations should be examined to pick up the best one. This is called Hamming scan, which has the advantage of being locally complete, rather than random. The conventional genetic algorithm for non-local optimization leaves out the anabolic role of chemistry of allowing quick growth of complexity. Here, the Hamming scan is made to operate on the Kronecker or Chinese product of two sequences with best-known discrimination values, so that one can go to large lengths and yet get good results in affordable time. The details of the ternary pulse compression sequences obtained are given. They suggest the superiority of the ternary sequences.     

一种面向声兼容设计的主动声呐发射波形优化方法

针对多部舰载主动声呐同时工作时产生的声兼容问题,在现有波形设计方法的基础上,文章提出一种综合考虑特定频带功率谱和自相关旁瓣级的波形设计方法。波形设计时以舰载平台不同主动声呐工作频段作为先验知识,利用基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的相位编码阻带循环算法(Stop Cyclic Algorithm-New, SCAN),综合考虑发射波形的功率谱和自相关旁瓣,引入惩罚函数,设计出一种同时兼顾特定频段功率谱陷波和相关旁瓣的发射波形。计算机仿真结果表明,SCAN 算法设计后的发射波形可根据实际工作需求,通过对惩罚函数权重因子的控制,来实现对主动声呐发射波形任意工作频段功率谱抑制或发射波形自相关旁瓣的降低,从而有效减小舰载平台多部主动声呐同时工作产生的相互干扰。     

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。     

连续波声呐中的调频信号设计方法及性能分析

相对传统的短时脉冲波主动声呐而言,连续波主动声呐是一种新型体制的声呐设备,允许在扫描周期内发射高占空比的信号,并且在发射信号的同时进行侦听,由此可以对水下目标实现连续照射,消除距离盲区。由于发射和接收机制的不同,连续波主动声呐对发射信号的波形和处理方法也各有差异,一是要考虑到"直达波"抑制问题,二是要在时间带宽积和对目标的照射时间间隔两者之间进行折中。针对上述两个问题,设计了一种在连续波主动声呐中发射的新型脉冲串信号,该类信号由多个相互正交的广义正弦调频信号串组成,以此在频域上消除回波与拷贝信号的相关性;后置处理中对接收回波提供了三种不同的方案,在时间带宽积和照射时间间隔两者之间择优选择最佳检测效果。计算机仿真结果表明:该类信号波形以及相应的处理方法可以有效地抑制直达波干扰并给出目标的速度-距离信息。