粗糙海底单基地散射和混响建模与仿真

长期以来,混响强度计算主要采用基于简单的半经验性质的散射模型,未能考虑环境参数。而实际上,混响产生的过程中,海底环境对混响至关重要。本文采用地声学海底交互模型（GABIM）将海底分为两层,逐层计算界面散射和体积散射的散射截面,得到海底散射强度的计算公式。在此基础上建立了一个海底混响强度随海底环境变化的单基地混响模型,其采用单频信号仿真海底混响信号,结果表明,混响信号特性符合理论,且改变环境参数混响也随之产生变化,验证了该海底模型的可用性和环境适应性。     

局部平稳高斯色噪声混响模型下的宽带信号检测算法

针对高斯色噪声混响模型下的宽带信号检测问题,研究了AR模型参数对混响局部平稳性的影响并仿真实现了满足要求的混响数据.提出了采用分段匹配滤波和分段预白化匹配滤波器实现混响背景下的宽带信号检测.首次分析了实测的正反线性调频和双曲调频信号产生的混响数据的局部平稳性,结果表明,高斯色噪声混响模型可以准确地描述这2种信号产生的混响.仿真和实测混响数据下的宽带信号检测结果表明,采用分段匹配滤波器和分段预白化滤波器可以在低信混比下检测信号,其中分段预白化滤波器可在信混比大于-19 dB(实测混响)条件下检测双曲调频信号,其性能优于分段匹配滤波器.     

浅海混响与鱼雷抗混响

浅海混响对鱼雷自导性能有极大影响，分析在各种水文条件下的混响级和混响频谱，对提高鱼雷抗混响能力和指导在实际水文条件下鱼雷的战斗使用是非常重要的，文章建立了符合实际水文条件的单元散射混响改进模型，对ODN抗混响中的关键问题以及在战术使用中应注意的问题做了较深入的分析。     

双基地声纳混响建模分析

在浅海环境下,混响是影响双基地声纳系统性能的主要因素,基于双基地声纳的几何特点,对接收端的混响进行了建模,并在接收端具有指向性的条件下,得出了混响面积以及接收端信混比的计算公式,对不同条件下接收端的混响强度以及信混比的变化进行了仿真分析,得到了不同条件下双基地声纳接收混响强度与收发位置、信号脉宽以及接受指向性的关系。     

浅海混响扩展的空时2D分布与混响抑制

从不同锥角入射的浅海混响,造成具有空时耦合特性的多普勒的扩展,在频域形成一定带宽的干扰,对鱼雷目标检测性能有极大的影响.研究了混响在频域上的扩展程度.得出了这种扩展在空时2D平面具有特定形式的结论,因此单纯从频域处理出发,利用多普勒进行混响抑制效果不是很理想,需联合考虑空域与频域上的混响抑制方法.在此基础上研究了空时最优处理方法在主动声自导鱼雷中的应用,通过压低旁瓣减少旁瓣区混响和自身多普勒零陷抑制主瓣混响等措施对传统方法进行了改进.仿真数据处理表明,2种方法均能较好的抑制混响,其中改进方法因计算量较低易于实时实现.     

多通道海底混响线性预测方法研究

为了实现垂直分置结构接收换能器接收的多通道远程海底混响信号仿真,在多通道体积混响相关函数基础上,推导了多通道海底混响的相关函数。并且针对经典多通道混响预测方法计算复杂的问题,开发了一种新的AR模型预测方法。与经典预测方法相比,待估计系数数量由K×K×N降为K×K+N.最后,仿真试验了不同通道平稳混响信号的相关曲线。仿真结果显示:预测相关曲线与理论相关曲线能够较好的吻合,显示了新方法的有效性。     

海底混响统计建模与仿真方法研究

以海底混响作为研究对象，推导出统一形式的混响信号模型。为了克服该模型因计算每一个散射体作用结果而带来的计算复杂性，又提出了混响信号统计模型，然而统计模型的数值运算强度仍然可观。进一步应用简正波方法导出窄带混响信号模型，输入信号的窄带条件简化了关于频率的数值积分运算。对于窄带信号模型的分析表明：在输入高频窄带信号情况下，混响信号能够近似建模为输入信号与随机序列的离散卷积；混响信号的统计特性随散射体的分布情况变化而发生改变。最后，针对窄带混响信号模型设计了一种基于等间隔散射单元划分结构的仿真方法，仿真结果显示了方法的有效性。     

一种混响中高速运动目标检测方法

水下主动探测不可避免的受到混响的干扰,运动目标在匀加速运动时,单频发射脉冲的回波信号经过距离压缩后可视为一个线性调频(LFM)信号,根据这些特点,利用分数阶傅立叶变换(FRFT)对LFM信号进行能量聚集性,并将4阶累积量作为后置处理算子抑制混响,研究了基于分数阶傅立叶变换的4阶累积量切片算法(FRFT-FOMCS),检测了混响中的高速运动目标,对实测混响数据和LFM信号进行了仿真,结果表明,该算法能够在混响背景中有效地检测和识别运动目标回波.     

浅海区ODN误调整原因分析

海浅中由ODN误调整引起的误动作一直是困扰某些鱼雷使用效果的重要问题。文中从ODN需要抑制的混响成分与波束指向性旁瓣两方面出发，分析了它们对ODN混响鉴额时机的影响，并以MK46鱼雷为分析对象，定性、定量地验证了混响成分与波束指向性旁瓣对ODN中的影响程度，提出在浅海中应在发射声脉冲后有足够长的延迟后才能进行混响鉴额（采样），这样既可以避开波束旁瓣对ODN的误校准，又能准确测到主瓣混响的频率，保证ODN有最好的抗混响效果。     

浅海混响对自导接收目标信号的影响

针对轻型鱼雷在实航试验中出现的由于浅海混响干扰引起自导接收跟踪非目标信号现象进行了分析，认为此现象为强界面混响干扰时产生的合成波束副瓣的误采样所致。因此，在满足此鱼雷总技术条件规定的浅海混响干扰条件下需采取必要的技术措施使抗界面混响的影响得以改进。     

双基地声纳海底混响面元划分与建模

鉴于影响双基地声纳性能主要因素之一的混响面元的划分和计算的研究少有公开报道,提出一种双基地声纳海底混响区域的面元划分方法,建立了基于SSA海底散射强度模型的双基地声纳海底混响模型.仿真结果表明该方法能够对产生混响的海底区域进行有效地估算,并得到双基地声纳海底混响随时间的变化趋势,为双基地声纳系统的性能评估和合理配置、使用提供了有效的模型.     

目标回波时频分布的几何结构图像形态特征

沉底目标识别的关键在于从混响背景中提取出稳定的目标回波信号特征。目标的棱角散射能够携带目标的几何形状信息,在时频域内具有较规则的分布特性,但是各棱角散射回波声程差小,而且淹没在混响中。已有的时频分析方法局限于其抗混响能力及时频分辨力,为得到一种有效的目标几何特征提取方法,提出将一维几何回波时域信号在二维时频域中的几何分布特征作为图像特征进行特征提取,通过研究几何亮点回波和混响在时频平面上的形态特征,构造与几何亮点时频特性匹配的结构元并对时频分布图像进行形态滤波。通过仿真与湖试数据分析,相比已有方法,文中所提方法能够在实现目标几何亮点结构的识别同时进一步抑制混响。     

混响背景下的声自导系统空时最优处理

混响是鱼雷主动自导背景干扰的一部分,也是限制鱼雷自导主动检测目标的主要因素。浅海环境下,海底和海面的界面混响干扰尤为严重,直接影响鱼雷主动回波信号的目标检测结果。本文针对不同入射角度混响多普勒变化,分析了自导系统在运动过程中接收混响信号的空时2D特性,研究了空时2D功率谱的实现方法。通过仿真分析最优处理器的2D频响输出和最优处理器的输入输出信混比,证明了该方法抑制混响的有效性,同时研究了空时自适应处理技术的评判标准,分析了阵元数变化对最优处理器改善因子的影响。     

混响“驼峰”与ODN

探讨了浅海区混响“驼峰”的形成及成因，定量分析了混响“驼峰”出现的时间，通过仿真计算认为，浅海区应使混响采样时间有适当滞后才能达到理想的抑制效果。     

基于分数阶傅里叶变换的混响抑制方法研究

线性调频( LFM)信号是声呐中一种常用信号。利用LFM信号在分数阶傅里叶变换( FRFT)域的良好聚焦性,提出了一种基于FRFT的混响抑制算法,在此算法中,通过分数阶Fourier域的窄带滤波来去除混响。对实测混响数据和LFM信号的分离效果进行了仿真,分离前后信混比得到了较大提高。     

声自导鱼雷空时自适应处理

介绍了全维和降维空时自适应处理（STAP）的基本原理，通过分析鱼雷工作环境、工作方式以及数据组织方式，讨论了采用STAP方法提高声自导鱼雷混响背景下目标检测性能的可能性，给出了关键步骤的解决方案和STAP抗混响的基本流程。分析结果表明，采用STAP进行混响抑制难度要大于对机载预警（AEW）雷达杂波的抑制，然而在实现上却是可能的。仿真结果表明，采用STAP方法能够获得比常规方法更好的检测性能。STAP方法能够充分利用声自导鱼雷混响空时分布特性，是一种有前途的抑制鱼雷混响的新方法。     

几种主动声呐信号抗混响性能分析

根据声呐方程与模糊度函数分析了CW、LFM与SFM等3种主动声呐波形的抗混响性能,结果表明不同多普勒情况下应采用不同发射波形。湖上静态混响测试试验验证了静止或低多普勒情况下LFM信号抗混响能力最优的结论。本项研究为主动声呐发射波形选择提供了依据。     

混响背景下主动探测声纳性能预报

根据主动声纳方程,进行了混响背景下主动探测声纳的性能预报,讨论了主动探测声纳工作频率对作用距离的影响,比较了不同混响反向散射强度下主动探测声纳作用距离的变化情况。分析结果表明,混响背景下主动探测声纳的作用距离随频率的降低而减小;随着混响反向散射强度的减小,主动声纳性能增强,作用距离增大,这对工程实际中更好地选取主动声纳参数,进而提高主动探测声纳性能具有一定的参考意义。     

混响环境下基于频率-波数谱分析的水下慢速目标回波检测方法

针对水下慢速目标回波信号往往被随机噪声、混响信号等湮没的问题,提出一种基于频率-波 数（FK）谱分析的回波检测方法。FK谱分析相当于速度滤波器,回波中的混响信号与运动目标信号在FK域呈现不同形态。利用此特性,通过Radon变换提取接收信号经过二维傅里叶变换后的FK谱线信息。构建低维数特征空间,采用支持向量机识别运动目标和混响信号。进一步根据运动目标信号的FK谱线斜率构建滤波器,进行信号滤波。该方法将目标分类前置,不需要预先对信号做波束形成,较传统方式更高效。采用海试数据验证算法,成功从强混响信号提取目标信号,并获得大约3 dB增 益。结果表明,回波检测方法能够提取受混响严重干扰的慢速运动目标信号。     

在随机混响干扰背景上识别来自复杂几何形状目标回波

这里提出了一种在随机混响干扰背景上识别来自复杂几何形状静止或慢速运动目标回波信号的声周期相关处理的方法。在随机混响干扰背景上识别来自静止或慢速运动(V<3kn)的复杂几何形状物体的回波。运动目标(V>3kn)用多普勒滤波器方法已获得成功检测。但是混响干扰的谱与来自低速目标(V<3kn)回波信号的谱重叠。等人为了在混响干扰背景上识别来自静止和低速目标的回波曾打算使用最佳滤波器。但是认为,这种滤波器比起匹配滤波器,从