航空磁异常探测中的自适应高阶过零检测器

传统航空磁异常探测方法依赖目标信号特性或噪声统计特性的先验知识,造成检测概率低、探测距离短。为了提高航空磁异常信号检测器性能,综合考虑目标信号特征和噪声统计特性,提出一种基于高阶过零法的自适应磁异常探测方法。根据铁磁性潜艇目标信号模型、实测目标高空信号以及稳定无磁环境和复杂磁环境中长时间采集的实测磁噪声,分析目标信号和噪声的特征,研究二者之间的高阶过零统计特性。基于信号的前5阶高阶过零序列构造检测器的检验统计量,设计适用于复杂环境下航空磁异常目标探测的自适应高阶过零（AHOC）检测器。理论性能分析和实测数据验证表明：铁磁性目标信号和磁噪声信号的高阶过零特性存在显著差异,前5阶高阶过零率有明显的区分度;在相同的输入幅度信噪比条件下,AHOC检测器输出的幅度信噪比大于5,抗噪能力更强,且具有良好的弱信号检测能力;AHOC检测器的检测效果优于常规的高阶过零检测器和标准正交基函数检测器,适用于复杂磁环境下的低信噪比探测。     

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。     

基于随机共振的穿墙探测信号检测研究

推导了连续波体制的穿墙探测器回波信号表达式，对探测器实验数据的验证表明，回波信号与简谐振动模型吻合良好；应用随机共振的方法对穿墙探测器回波信号进行处理，具体采用了非线性双稳系统和二次采样随机共振方法，结果表明信号回波增强，与噪声差别增大；在谱域应用单元平均恒虚警率处理门限法，对经过或未经过非线性双稳系统的信号检测率和虚警率进行了仿真比较，结果表明回波经过非线性双稳系统后信号检测率提高，在一定噪声功率范围内虚警率降低。     

基于SαS的水声信号噪声统计分布建模

针对水声信号噪声统计分布难以准确描述的问题,在α稳定分布相关特性基础上,提出了一种基于对称α稳定分布(SαS)的水声信号噪声统计分布模型.首先结合水声信号噪声概率分布的特征,建立了用于描述水声信号噪声统计分布的SαS模型,再根据各种水声环境实际试验数据,对不同水声环境下特征指数α的取值范围进行了水池、湖试和海试试验统计.试验数据分析结果表明,SαS分布模型可用于水声噪声信号统计描述.     

距离选通成像的主要参数调节仿真分析

距离选通激光主动成像技术能够很大程度上抑制大气后向散射和环境光的干扰,获得高分辨率、高对比度图像,该技术在目标探测、识别等领域有十分广泛的应用前景;因此,确定距离选通成像系统参数选取原则很有意义;结合距离选通成像原理,对探测器接收能量和噪声进行了估算,得到成像信噪比,建立了成像参数模型;进一步结合仿真实验,对成像的影响因素及主要参数进行了调节仿真分析,最终得到了系统参数选取原则。     

复杂海洋环境噪声下甚低频声信号检测方法

针对复杂海洋环境中的探测潜艇目标问题,开展复杂海洋环境噪声下的甚低频信号检测研究。采取更加符合实际的列维分布描述复杂海洋低频环境噪声,并基于对数矩法估计实测噪声的分布参数,为后续的系统参数选取提供先验知识;提出随机共振来检测复杂海洋环境噪声下的甚低频信号,分析列维噪声下的2阶随机共振方法;推导列维噪声下随机共振系统匹配参数,建立2阶双稳态匹配随机共振信号检测系统。仿真实验结果表明：2阶匹配随机共振检测器比传统相关检测器的检测性能优越很多;在虚警概率0.01条件下要使得检测概率达到0.9,比相关检测器所需输入信噪比降低10 dB. 通过外场湖中试验,验证了该系统对水下移动航行器产生甚低频声信号的有效检测。     

基于潜艇磁偶极子模型的航空磁探潜探测宽度模型与仿真

针对航空反潜磁异常探测传统探测宽度模型无法准确分析目标磁特性、环境磁特性等因素对航空磁探潜探测宽度的影响,引入概率分布的思想并提出基于信噪比检测依据的新探测宽度模型。为了求解该探测宽度模型,建立了基于磁偶极子目标的航空磁探潜探测模型,目标磁特性模型,环境噪声和检测模型,给出了基于信噪比检测依据的探测宽度模型求解方法和步骤。仿真分析表明：所建立的模型能够充分反映目标特性、地磁场特性、环境磁噪声等级、反潜机探测平台等因素条件对航空磁探潜探测宽度影响;与经典探测宽度模型相比,新建立的模型能够对航空磁探潜探测宽度进行更加有效和精确的计算。     

航船噪声引起的低频海洋环境噪声级发展趋势

海试验洋环境噪声是影试验响所有水下声探测系统性能的主要干扰源,了解海洋环境噪声长期的发展规律对顺利开展水声探测,进行新的理论和方法的试验室论证具有重要的意义和价值。该文通过对大量文献的概括总结,给出了上个世纪50年代至今由于航船噪声引起的低频海洋环境噪声级变化过程,分析了海洋噪声的变化趋势及其造成这种变化的原因,认为远处航船噪声已被公认为产生低频海洋环境噪声的主要噪声源。本文的研究为系统地了解低频海洋环境噪声级的变化规律提供了参考。     

光伏型InSb红外探测器低噪声前放设计

以光伏型InSb红外探测器输出的微弱电流信号为依据对探测器的前置放大电路进行设计,并采用ORCAD电路仿真软件对所设计的低噪声、高增益放大电路的幅频响应、温度特性以及噪声进行了全面的分析和仿真。研究结果表明,该设计可以有效地提高信噪比和输出动态范围。     

航空磁探中潜艇目标的联合估计检测方法研究

为了解决航空磁探测中水下潜艇目标信号被强磁背景噪声和干扰淹没的问题,提出一种联合估计检测方法。针对潜艇目标基于磁偶极子建立目标磁场光泵测量信号模型,确定了目标信号模型主要由位置三分量x、y、z,目标磁矩三分量M_x、M_y、M_z以及航向角θ等7个未知参量决定。使用光泵磁探仪的观测样本,根据潜艇目标先验信息,基于遗传算法使用Fréchet距离构造适应度函数,搜索得到目标未知参量。根据生成的目标估计信号,构造了平均相关检验统计量,并设计了使用目标估计信号的联合估计检测器。研究结果表明：联合估计检测器在低信噪比条件下仍具有良好的检测能力;相对于传统的正交分解检测和动目标航空磁异常检测,使用目标估计信号的联合估计检测器能够降低虚警概率,提高信噪比,使检测性能更优。     

基于双谱分析的毫米波多普勒引信目标检测

目标检测是毫米波多普勒引信信号处理的重要内容，在目标检测过程中，传统功率谱等技术不能充分揭示隐含于目标回波中的高阶统计信息，不能消除噪声和杂波的影响，不利于目标特征分析及检测，因此提出了基于双谱分析的毫米波多普勒引信目标检测技术，利用双谱及双谱对角切片进行特征分析及优化，通过对实测毫米波多普勒引信数据进行理论分析和试验仿真，结果表明采用双谱分析的毫米波多普勒引信目标检测方法有效可行。     

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。     

瞬时测频系统的线性调频信号分析及改进

频率是雷达信号的关键特征之一,雷达告警(RWR)/电子支援（ESM）等电子战接收机多采用瞬时测频（IFM）技术来实时提取;线性调频（LFM）信号是一种重要的、雷达广泛应用的信号类型,但传统IFM无法检测LFM信号频率特征。提出一种新的基于改进IFM系统的LFM信号特征检测方法,基于IFM系统工作原理建立了LFM信号经过IFM系统的数学模型,并探讨了IFM系统对LFM信号检测的频率分辨力和最小可检测调频斜率。改进IFM系统采用整形检波信号作为采样有效指示信号,以提取LFM信号的到达时间（TOA）和脉冲宽度（PW）;采用模数转换器（ADC）代替传统IFM的极性量化器对其正交通道输出进行连续采样,再通过解模糊、线性回归算法平滑去噪,估计出LFM信号的载频和调频斜率。仿真实验结果表明,改进IFM系统可在一个LFM脉冲内以较高的精度提取LFM信号特征,并保留了传统IFM系统的原有优点。     

焦平面探测器测试系统有源低通滤波器设计

低漂移、低噪声的直流偏置电压是红外焦平面探测器测试系统的重要组成部分。根据探测器测试系统的具体需求,设计出一种七阶无漂移全极点有源低通滤波器。对电路的交流仿真结果表明所设计的滤波器满足设计要求,能有效抑制工频与高频噪声干扰;对滤波器的衰减特性和传输特性进行Monte-Carlo分析,得出此滤波器元件具有统计灵敏度低的优点;最后就电阻元件对输出信号噪声的影响进行分析,得到了各电阻对输出信号的噪声影响和输出信号的总噪声功率谱密度曲线。     

主动声纳混沌回波的拓扑匹配滤波方法

针对混沌回波难以采用传统频率滤波降噪的问题,将拓扑匹配滤波方法用于混沌回波处理。该方法利用了重构相平面轨迹与原始时间序列拓扑等价的原理,依靠回波信号相平面轨道已知这一先验知识,在相平面上进行匹配滤波,使受噪声污染的回波信号相平面轨迹与原始轨道趋于一致,从而将混沌信号提取出来,并采用栅格搜索对具体算法进行了优化。仿真结果表明,该方法在信噪比下降到0 dB仍有较好的滤波效果,针对随机噪声、混沌噪声和实际海洋环境噪声3种情况下的降噪处理都是适用的。这种方法可以实现2种宽带信号的分离,能有效地对混沌回波信号进行降噪。     

鱼雷电磁引信的水中目标高精度实时识别方法

鱼雷武器系统的主动电磁引信回波信号中蕴含着雷目交会过程重要特征信息。针对回波信号能量比较法受到直达场耦合成分和噪声影响的问题,提出了基于数字信号处理技术的目标特征提取算法。对接收天线的回波信号进行全相位二次补偿处理;采用短时傅里叶变换对目标回波信号进行包络解调;再利用改进的三次多项式最小二乘拟合方法,以抑制数据波动影响并提高计算效率;提出一种基于钟型脉冲的参数识别算法对回波包络极大值点进行估计。仿真和试验数据验证表明所提出方法具有一定的工程实用性。     

形态滤波方法在抵肩力信号降噪中的应用研究

针对抵肩力实验信号采集过程中引入的噪声污染问题,基于数学形态学理论,提出了一种自适应多尺度形态学降噪方法。该方法采用形态开闭-闭开运算提取含噪信号的正、负冲击成分,根据不同尺度形态运算后的噪声统计分布,对不同尺度下形态运算的结果进行加权平均去噪,解决了细节保持与噪声滤波之间的矛盾。仿真实验以高斯白噪声干扰下的blocks信号为研究对象,信噪比和均方根误差为评定降噪结果的标准,结果表明该方法与传统阈值降噪方法相比具有更好的降噪效果。抵肩力实验结果的应用表明,该方法能够在有效抑制信号噪声的同时较好地保留抵肩力信号特征细节,为抵肩力信号特征的提取提供了一种降噪方法。     

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。     

噪声连续波雷达脉压输出主旁瓣比推导与分析

针对噪声连续波雷达(NCWR)参数选取、旁瓣抑制及多普勒容限扩展问题,研究了NCWR脉压输出主旁瓣比与脉压长度、多普勒频率和回波信噪比等参数的关系。NCWR脉压输出旁瓣表现为随机波动的噪声基底,通过对其统计特性研究分别推导了统计主瓣均方旁瓣比(SMMSSR)和统计主瓣峰值旁瓣比(SMPSR)的数学表达式。对影响SMMSSR和SMPSR的参数进行了分析。计算机仿真验证了推导结论的正确性。     

基于正交基函数的矢量磁梯度异常探测

磁异常探测技术是一种快速有效的非接触式感知手段。针对传统的标量正交基函数(OBF)检测器获取的磁场信息有限,而矢量OBF检测器得到的磁场信息受地球磁场晃动影响显著的问题,推导一种兼具丰富磁场信息以及抗晃动性能的矢量磁梯度OBF检测器。证明当测量噪声服从高斯独立同分布时,矢量OBF检测器相较于标量OBF检测器具有更低的检测虚警率,且空间采样长度是影响OBF检测器性能的关键因素。仿真和实测结果表明：矢量磁梯度OBF检测器相对于传统检测器具有更优的检测性能,降低空间采样长度可以明显提升其探测性能;矢量磁梯度OBF检测器在低信噪比条件下可以反演得到磁性目标的磁矢量梯度信号,利用粒子群参数估计算法能估计得到目标的位置参数和磁矩参数。