基于頻段能量归ー化处理的自适应波束形成方法

给出了一种基于频段能量归一化处理的宽带最小方差无失真响应算法。该算法首先将宽带信号的各窄带快拍向量进行能量归一化处理，然后计算窄带输出功率，最后通过对各窄带输出结果进行平均或求和得到最终空间能量谱。它不需要阵列噪声和目标信号的任何先验信息，只要阵列噪声的频谱幅度在频段间的起伏较为剧烈，而目标信号的频谱幅度起伏较为平缓，该方法就能取得较常规处理方法更优的信号检测性能。利用最优信号检测理论证明了该算法的有效性，利用仿真和实际数据进一步验证了算法的性能。仿真结果表明：文中算法较常规处理方法的处理增益提高约4 dB.     

基于超波束幅度权的盲空间谱减干扰抵消方法

针对影响拖曳线列阵声纳系统目标检测性能的拖船自噪声与友邻舰艇辐射噪声这两种典型近场强干扰源,提出基于超波束幅度权的盲空间谱减干扰抵消方法。利用超波束技术形成强干扰方位区域的多波束,获取干扰波束的幅度谱。通过合适的谱减策略,将基元域的幅度谱减去干扰波束的幅度谱,得到干扰抵消后的基元域信号幅度谱,继而转换为基元域的频域信号。通过频域块自适应滤波算法完成目标方位估计。宽带仿真结果与海试表明,这种方法在强干噪比和低信噪比条件下比最小方差无失真响应和传统基元域干扰抵消方法在阵增益方面提高约10 dB,能够同时抵消拖船干扰和邻近目标强干扰,且有效降低了检测背景的起伏。     

MVDR波束形成在噪声源识别中的应用

为了确定水下航行器主要辐射噪声源的特性,对各噪声源进行量化排序,本文研究了基于阵列信号处理的可应用于水下辐射噪声源识别的最小方差无畸变响应（MVDR）波束形成方法。使用16个水听器组成接收阵列并通过MVDR算法对采集数据进行解算,实现对各噪声源方位和能级的识别。仿真和试验均证明了该方法的正确性和有效性。     

水下声信号未知频率的目标检测方法研究

提出了频率未知情况下基于阵列信号处理的一种目标检测方法。针对接收信号进行FFT分析,对处理频带的每一个频率单元进行波束形成,利用噪声对应频率单元波束输出的最大值随机。基于目标对应频率单元波束输出最大值基本一致的特点,统计各频率单元的方位(DOA)估计结果,从而实现对目标的检测。仿真结果表明,该方法的检测性能与频率已知时的检测性能一致,同时实验结果证明了该方法的有效性。为弱线谱目标检测提供了一个新的思路。     

一种声矢量阵最小方差无畸变方位估计算法

针对声矢量阵最小方差无畸变（AVAMVDR）算法,综合考虑角度分辨与单边指向特性,提出一种改进的AVAMVDR（IAVAMVDR）方位估计算法。从空间功率与子空间分解两方面分析了传统AVAMVDR算法特性;利用解析振速与声压-振速抑制各向同性噪声能力,介绍两种协方差矩阵构造方法,并在此基础上实现目标方位估计。理论分析表明, IAVAMVDR算法有效减小了信号子空间影响,使得主瓣更窄、旁瓣更低,并具有一定的抗左右舷模糊能力;仿真与实测数据均证明了该算法的有效性。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号的自适应时频滤波

本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换的线性调频(LFM)信号的自适应滤波方法，利用该变换等同于对信号在时频平面进行旋转这一重要特性，将混迭有噪声的信号以特定的旋转角作分数阶傅里叶变换，使得信号与噪声在变换域中的交迭达到最小；在此基础上，通过窄带通滤波器对LFM信号进行抽取，去除大部分的噪声能量，然后，再经过分数阶傅里叶反变换，恢复出原来的LFM信号。理论分析和仿真表明，该方法不仅可获得明显的信噪比的改善，而且具有算法简单及信号失真小等特点，和其它基于二维时频分析工具的滤波算法相比，降低了计算的复杂度，其实现更为简便。     

宽带波束域高分辨方位估计的阵增益分析

宽带波束域处理分辨门限低,性能优于阵元域处理方法,是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径。本文应用宽带阵增益分析研究了宽带波束域高分辨估计方法的性能,通过仿真计算了宽带阵增益和宽带波束域高分辨方法方位估计误差曲线,给出了宽带阵增益与分辨门限改善量的关系,并给出了宽带波束域方法中波束数目、波束重叠量的选择准则。研究结果表明,阵增益是波束域方法获得良好性能的本质,采用波束数目少、重叠多的宽带密集多波束系统,有利于改善宽带波束域高分辨方法的性能。     

实测宽带阵列流形快速获取方法

针对传统阵列流形获取方法在宽带阵列流形获取中测试时间长和信号处理复杂的缺点,提出了基于快速傅里叶变换（FFT）的实测宽带阵列流形的快速获取技术,该技术结合实际水下声接收基阵,由测量数据得到实测阵列流形,进而利用此实测阵列流形进行波束形成,并通过仿真数据和实测数据对比研究了该方法的可行性和有效性。与传统实测阵列流形的获取方法相比,该方法具有测量快速、运算简单等特点。试验结果表明,该方法对于宽带声学基阵的波束优化和实测流形具有重要的工程应用价值。     

基于FFT旋转弹丸转速数据处理方法

针对高速旋转弹丸的转速测试问题,分析了转速测量装置硬件设计和转速数据的处理方法。根据电磁感应原理。利用傅里叶变换技术将时域电压信号转换为频域信号,对含有噪声的电压信号进行频谱分析,提取幅值最大的频率分量所对应的频率值即可认为是弹丸的实际转速,其它频谱分量认为是噪声分量。在某靶场进行实际弹道实验,利用所提方法对实际实验数据进行处理,得到了全弹道的转速-时间数据。实验及数据处理结果表明:所提方法可行,对实际工程应用具有较大的指导意义。     

多输入多输出天波超视距雷达多模杂波抑制的改进最小方差无失真响应算法研究

多输入多输出天波超视距雷达(MIMO-OTHR)通常利用最小方差无失真响应(MVDR)波束形成来抑制接收回波中的电离层多模杂波对目标探测的影响。由于MIMO-OTHR的全向性发射、杂波噪声协方差矩阵估计不准确以及有限相干积累时间内训练样本数过少,使传统MVDR输出信杂噪比(SCNR)较低。对MIMO-OTHR中的MVDR算法进行改进,以改善其多模杂波的抑制能力。利用2阶锥规划进行发射波束域预处理,将发射能量集中到主模式角度;在阵列接收端进行阵列平滑,抑制主模期望信号,提高杂波噪声协方差矩阵估计精度;利用MVDR波束形成双迭代算法,降低对计算量与训练样本数的需求。仿真结果表明：改进MVDR算法可有效抑制多模杂波;以较少训练样本及较小计算量,可以获取更高的输出SCNR.     

脉冲多普勒引信抗有源噪声干扰性能研究

为提高脉冲多普勒引信抗有源噪声干扰性能,定量研究有源噪声干扰对其作用机理,以处理增益为表征参量,基于功率谱定量研究了脉冲多普勒引信的抗有源噪声干扰性能。理论推导了在射频噪声、噪声调幅和噪声调频干扰作用下脉冲多普勒引信从接收回波至相关检测这一过程的输入、输出信干比和处理增益,获得了影响脉冲多普勒引信抗有源噪声干扰能力的信号特征参数,并进行了仿真验证。定量分析与仿真结果表明：脉冲多普勒引信具有较强的抗有源噪声干扰能力,抗有源噪声干扰能力主要决定于脉冲占空比与多普勒滤波器带宽。     

非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成

针对传统波束形成器在强干扰和非相干噪声影响下多目标分辨能力以及弱目标检测能力下降问题,提出一种非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成算法。基于快拍数分情况估计噪声减载量,通过求解半定规划问题或特征值估计法分别得到不同快拍数条件下的噪声减载量。利用减载后的协方差矩阵进行空域加窗的波束形成得到空间能量谱,根据空域加窗波束形成器的点扩展函数对空间谱解卷得到空间谱估计。仿真及海试数据处理表明,该算法能够有效抑制强干扰旁瓣泄漏、非相干噪声对期望信号的影响,获得优于传统解卷算法的检测能力。     

单矢量水听器时空变换技术研究

提出了一种基于单矢量水听器的信号处理新技术。方法通过对单矢量水听器各通道时域采样数据进行分解,将单矢量水听器等效虚拟为具有空间孔径的半波均匀直线阵。与单矢量水听器相比,虚拟后的阵列具有更窄的空域指向性波束。利用虚拟阵列的快拍数据可完成对空间目标方位估计,且可对宽带和窄带信号在频率或时域进行处理。新方法无需进行阵列流型的校正,因而具有更强的鲁棒性。理论分析和计算机仿真表明,在各向同性噪声场中,对于窄带或宽带目标,新方法具有比单矢量水听器MUSIC算法更好的方位估计性能。湖上试验验证了算法的有效性。     

基于滤波同步的连续混沌调频信号窄带延迟技术

研究了连续混沌调频信号(CCFMS)的窄带延迟技术,利用混沌滤波同步实现了采用窄带延迟技术对宽带信号的延迟。根据CCFMS的动力学产生原理,构建了CCFMS的动力学同步响应模型。通过计算最大条件Lyapunov指数,探讨了系统同步对延迟性能的影响。与传统的延迟技术相比,这种窄带延迟技术能降低幅度相位不一致性及插入损耗,...     

矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法

矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中,需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性,得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析,给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法。仿真结果表明,文中所给方法产生的矢量水听器噪声的相关性与理论值吻合良好,可为矢量水听器阵列的优化设计和矢量阵列信号处理系统的仿真分析提供准确的数值噪声。     

基于小波包能量谱与主成分分析的轴承故障特征增强诊断方法

滚动轴承出现损伤时,采集的振动信号呈非平稳性,采用一般的时域和频域分析方法不能准确提取出振动信号的故障特征。根据小波包多分辨、精细化的分解特性,提出一种基于小波包能量谱与主成分分析（PCA）方法的滚动轴承故障诊断算法。将振动信号进行小波包分解,得到重点频率段信息的能量谱,提取能量谱作为特征向量;利用PCA方法对特征向量降维并减小噪声信号的干扰,获得增强的故障特征;利用层次聚类方法和改进的模糊c均值聚类算法对不同类型的滚动轴承故障进行识别,两种聚类方法都准确地识别出了不同的故障类型。实例验证结果表明,所提方法能够有效地提取振动信号中的有用故障特征,实现轴承故障类型的精确诊断。     

履带车辆制动器扭振信号瞬时频率特征提取方法研究

履带车辆的制动性能是评判其机动性优劣程度的重要指标之一,发动机引起的扭振在一定程度上会造成制动器制动效果降低,甚至失效。扭振信号常淹没于噪声信号中,因此在分析过程中很难判断所分析的信号是否存在扭振特征。针对上述问题,提出参数优化变分模态分解(VMD)的扭振信号瞬时频率特征提取方法。通过采用粒子群优化算法,以能量熵为适应度函数优化VMD参数,得到最优组合。采用最优参数组合对扭振信号进行降噪和重构,对重构的扭振信号进行零点线性插值,计算两脉冲之间的间隔,得到扭振瞬时转速波动信号。对瞬时转速波动信号进行频谱分析,实现对扭振信号瞬时频率特征提取。惯性载荷扭振实验结果表明：在转子转速为600 r/min、扭振激励频率为50 Hz的条件下,对采样频率为20 480 Hz的位移信号做参数优化VMD能精确提取扭振瞬时频率特征,误差小于1%。     

宽带波束域高分辨方位估计方法的性能研究

宽带波束域处理是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径.文中应用宽带阵增益分析研究了宽带波束域高分辨估计方法的统计性能,通过仿真计算了宽带阵增益和宽带波束域高分辨方法方位估计误差.研究揭示了宽带阵增益是波束域高分辨方法获得良好性能的本质,阐明了其性能与波束数目、相邻波束重叠量的关系,并给出了波束数目、波束重叠量的选择准则.     

基于多重信号分类法的线性调频差频频率估计

针对傅里叶方法估计线性调频连续波差频信号频率在小尺度上精度低的缺陷,提出利用多重信号分类法(Multiple Signal Classification,MUSIC)估计差频信号频率.该方法在频域上对自相关功率谱进行信号和噪声的空间分解,利用信号空间和噪声空间的正交性,完成对信号频率的超分辨估计.仿真计算和实验室测试表...     

作为运动声源的舰船噪声波形重构

研究了运动声源的信号波形重构问题。采用滑动的线性卷积算法，重构舰船噪声的时域序列，并分析了多普勒效应对运动声源的频谱的影响。计算机仿真结果表明：在高频或者高速的情况下，多普勒现象引起的周期性信号频率偏移较大，重构信号时不能忽略。文中方法考虑了多普勒效应，故重构波形对信号检测方法的研究和应用都具有一定的实用价值。