基于四阶累积量极性迭代的自适应动态谱线增强快速算法

针对最小均方(LMS)算法抑制高斯噪声效果差和高阶累积量计算量大等问题,研究了四阶累积量递推算法与计算量的关系,提出了基于四阶累积量对角切片极性迭代的自适应动态谱线增强快速算法.并用水下目标辐射谱线的实测数据进行了动态仿真.理论分析和仿真结果表明:该算法的计算量比基于四阶累积量对角切片非极性迭代的自适应谱线增强算法减少约50%;该算法抑制高斯噪声的性能优于基于LMS算法的自适应谱线增强算法.因此,该研究在工程上有一定的参考和利用价值.     

基于高阶谱的声压梯度声源定向

声压梯度法用于声源的定向是一种新方法.该法对声源定向既存在系统误差(确定性误差),又存在随机误差.本文研究了在高斯随机干扰噪声下,非高斯信号声源的基于高阶谱的随机误差消除方法,应用高阶谱对高斯噪声的不敏感性,由此可以消除高斯噪声的影响.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于短时傅里叶变换的舰船辐射噪声特征提取

舰船辐射噪声中往往包含舰船的类型、航速、吨位等各种重要的信息,对舰船辐射噪声的分析处理有利于对舰船进行分类、识别。由于舰船辐射噪声是由多个噪声源叠加而成,它们的发声机理各不相同,同时,海洋环境和水声信道的复杂多变,而舰船辐射噪声是一种非平稳、非高斯过程;因此,分析研究非平稳、非高斯的舰船辐射噪声显得十分重要。短时傅里叶变换是研究非平稳信号使用最广泛的方法,通过对实测舰船辐射噪声信号进行短时傅里叶变换分析,得出舰船辐射噪声的时域和频域特征,提供了一种有效分析舰船辐射噪声信号的方法。     

基于高阶谱的声压梯度声源定向

声压梯度法用于声波的定向是一种新方法，该法对声源定向既存生系统误差（确定性误差），本文研究了在高斯随机干扰噪声下，非高斯信号声源的基于高阶谱的随机误差消除方法，应用高阶谱对高斯噪声的不敏感性，由此可以消除高斯噪声的影响，仿真结果验证了该方法的有效性。     

双谱幂次水下检测空中高速运动声源方法

提出一种水下检测空中高速运动声源的方法。采用波数积分方法对空气中运动声源激发的水下声场进行建模,仿真分析了水下接收信号的时域波形。并利用信号的时频域临近连续性和高阶谱抑制高斯噪声的特点,以信号的双谱替换DFT得到双谱幂次检测器,利用该检测器在高斯背景下检测空中声源水下噪声。仿真和实测数据处理结果表明,所提出的方法切实可行。     

基于Rao检测器的舰船轴频电场滑动门限检测方法

为实现非高斯背景噪声和低信噪比情况下的舰船轴频电场检测,提出一种基于Rao检测器的滑动门限检测方法。基于信号源特征建立信号模型,在对水面浮动平台测量背景下环境噪声非高斯特性分析基础上,采用混合高斯模型对噪声进行建模;在检测过程中,实时估计混合高斯噪声模型参数和Rao检测统计量,并将前一段时间的平均Rao检测统计量作为门限,实现滑动门限检测。为验证所提方法的有效性,采用仿真计算的方式,证明Rao检测方法相比于能量检测方法的优势;根据实测数据,对比滑动门限Rao检测方法与滑动功率谱检测方法的性能差异。结果表明,滑动门限Rao检测方法能够有效抑制环境非高斯噪声影响,相比滑动功率谱检测方法具有更好的检测效果。     

基于信号小波系数层间关系的线谱信号去噪研究

舰船辐射声中的低频线谱是舰船的一个重要特征量，对声引信的信号检测、识别与分类具有重要的作用。随着现代舰船，特别是潜艇声辐射能量迅速降低和海洋环境噪声级逐年增加，利用舰船噪声中线谱信号对目标的发现距离正在减小。本文利用双树复解析小波变换( DT-CWT)对海洋环境噪声和舰船噪声线谱信号进行小波分解，并对小波系数的层间联合分布进行分析，建立了海洋环境噪声和线谱信号的小波系数的层间联合分布的数学模型，并推导出最大后验概率估计子(MAP)的解析表达式，用于去除噪声干扰，检测淹没在海洋噪声背景中的舰船噪声线谱信号。对实测舰船噪声信号和海洋环境噪声的分析表明，所提出的算法能够明显减弱连续谱干扰成分，捉高舰船噪声中线谱信号的检测效果。     

基于高阶谱的战场声目标特征提取

由于高阶谱对于高斯噪声不敏感的特性，在战场噪声环境中。提取被动声目标的双谱、双谱切片和相位耦合特征，通过建立声目标的高斯混合模型（GMM），进行声目标信号的识别。将基于此模型的识别结果与功率谱方法比较。仿真结果证明：基于高阶谱特征提取方法优于AR功率谱特征，该方法在抑制背景干扰中具有优越性。     

基于高阶累积量的信源数目估计方法

信源数目确定在许多高分辨阵列信号处理中具有至关重要的作用.提出了一种基于阵列输出4阶累积量信息的信源数目估计方法.通过构造阵列输出的4阶累积量矩阵,根据4阶累积量矩阵特征值分布并采用最小描述长度(MDL)准则估计信源数目.由于信号高阶累积量具有盲高斯特性,该方法能有效地抑制色噪声干扰,可实现色噪声背景下的信源数目估计.仿真分析验证了该方法的有效性.     

一种基于4阶累积量的信号检测方法

针对高斯噪声中对称分布的非高斯信号及正弦信号的检测问题，提出了以匹配滤波器输出的4阶累积量零延迟的绝对值为检验统计量的检测器算法，详细分析了算法的检测性能，给出了检测概率和虚警概率表达式。理论分析和仿真结果均表明，该算法可以在高斯色噪声中有效检测对称分布的非高斯信号，其性能优于高斯色噪声下的匹配滤波器。     

双谱估计在直升机声信号特征提取中的应用

根据直升机信号在更多情况下表现为非高斯的随机过程,提出采用高阶统计量对直升机声信号进行建模与特征提取,导出基于三阶累积量的直升机声信号非高斯参数双谱模型,讨论了双频域内直升机声信号特征提取的方法,并结合实例给出说明,最后指出将高阶统计量分析方法用于直升机声目标识别具有十分有意义的应用前景。     

Statistics Modeling of Shallow Sea Ambient Noise and Its Applications in Low-frequency Line Spectrum Detection

The noise’s statistical characteristics are very important for signal detection.In this paper,the ambient noise statistical characteristics are investigated by using the recorded noise data in sea trials first,and the results show that the generalized Gaussian distribution is a suitable model for the ambient noise modeling.Thereafter,the optimal detector based on maximum likelihood ratio can be deduced,and the asymptotic detector is also derived under weak signal assumption.The detector’s performance is verified by using numerical simulation,and the results showthat the optimal and asymptotic detectors outperform the conventional correlation-integration system due to accuracy modeling of ambient noise.     

基于目标过零特性与能量特性的声引信检测方法

利用目标出现引起的噪声波形单位时间过零点数均值与宽带能量的变化，提出了一种信号联合检测方法，用于被动声引信的微弱信号检测，以提高信号的检测性能。实验结果表明，提出方法较单纯的过零检测方法使信号增强5～8 dB，而较宽带能量检测方法能抑制噪声4—7 dB，算法运算量较小，在水中声引信系统具有良好的应用前景。     

具有舰艇“声纹”标志的水中目标敌我识别方法

为了在海战中提高水中兵器敌我识别(IFF)的能力,提出了一种具有舰艇"声纹"标志的水中目标IFF方法。该方法将约定的秘密信息进行纠错编码后,采用混沌序列跳频(FH)图案的快FH技术,以实现第1级信息隐匿;以舰艇噪声的主要频带选取FH的工作频带,FH信号不但将舰艇噪声作为其掩护信息,而且其频谱在较短的时间内为线谱,以实现第2级信息隐匿,形成"声纹"标志。在作战所需的时空范围内,依据该"声纹"标志识别我方目标。仿真分析表明:在多径及强舰艇噪声为干扰的背景下,当SIR=-10dB,SNR-4dB时,该方法对FH信号的误比特率小于10-6,3km距离的水库试验结果为均能正确IFF.该IFF方法不但简单灵活、识别速度快、准确性高,而且还具有隐蔽性好、抗截获能力强的特点。     

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。     

砂土底质浅水条件下实船地震波的检测试验

舰船低频辐射噪声在浅海的海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为了探讨砂土底质浅海环境下舰船地震波的检测距离和信号特征,利用三分量微幅地震波检测仪,在砂土底质的内陆河道开展了实船地震波检测试验,获取了多个批次随机船只的地震波检测数据。实船地震波检测数据的时频图结果表明,在砂土底质浅水条件下,地震波信号的竖直分量传播距离相对水平分量较远,远距离地震波信号的频率成分主要为螺旋桨的轴频和倍频,多数船只基于地震波线谱的探测距离能达到1 000 m以上。