复杂水声环境下多目标回波合成技术

鱼雷制导系统仿真的核心之一是复杂水声环境下多目标回波合成技术的精细化建模,在介绍复杂水声环境概念和基本点目标回波模型基础上,对远场和近场、点目标与体目标不同组合条件下的多目标信号合成技术进行了深入研究,建立了相关的数学模型,给出了典型条件下的仿真计算结果,可供复杂水声环境下的鱼雷制导系统仿真参考。     

基于多亮点模型的目标回波信号在水声对抗仿真系统中的应用

研究了水下目标回波信号多亮点模型的仿真实现问题，提出了一种能够满足水声对抗试验仿真系统实时性要求的目标亮点三参数求解方法，计算机仿真结果验证了文中所采用的理论模型的正确性和文中处理方法的有效性。     

界面反射对定位系统性能影响及应对策略研究

基于同步式水声定位系，统的定位解算原理，分析了单阵元时延估计误差对系统定位精度的影响。结合水声信道特点，揭示了目标位于不同位置时直达声和海面一次反射声相位差的变化规律；探讨了界面反射对系统定位精度影响的物理机理；并利用“相消干涉”信号前后“边沿”的时延差等于发射信号长度这一信号叠加特征改进常规信号检测器的信号处理逻辑，以提高信号检测能力和时延估计精度，减小多途影响，改善水声定位系统性能。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于置信区间的信号仿真决策分析模型

为了对信号仿真的决策分析进行研究,采用置信区间的方法分析信号特征参数的一致性。讨论了仿真输出抽样得到的参数置信区间与给定接收区间的长度匹配问题,完善了置信区间法;针对仿真一致性不够高的情况,建立了置信区间对于接收区间的偏离函数,提高信号仿真模型的调试效率,在此基础上提出了基于置信区间的信号仿真决策分析模型。最后,给出了该模型在武器装备水下航行体辐射噪声仿真模型中的应用实例。结果表明,该模型能充分挖掘仿真信号抽样所得到的有用信息,可为信号仿真建模VV＆A提供辅助决策,进而提高仿真置信度。     

一种新的水声目标辐射噪声特征提取模型

针对复杂环境中水声目标辐射噪声特征难以准确提取的问题,提出了一种新的基于第二代小波变换(SGWT)、改进的经验模式分解(EMD) 和Hilbert包络解调分析(HESA)的水声目标辐射噪声特征提取模型.首先,该模型利用SGWT滤除水声目标的非平稳辐射噪声信号中的噪声成分;其次,通过改进的EMD方法对滤波后的信号进行分解,提取信号的本征模式分量;最后,对这些本征模式分量进行HESA处理,从而实现辐射噪声特征的提取.将该模型应用在仿真和实测的水声目标辐射噪声数据的特征提取中,测试结果表明,同常规的小波滤波和HESA相比,该模型能够有效地提取出辐射噪声特征.     

基于多普勒信息的盲波束形成方法在声呐信号处理中的应用研究

本文针对水声环境和水声信号的特点，提出了一种可用于任意阵形的自适应神经网络盲波束形成方法。该方法在未知基阵响应向量的情况下，利用水声信号多普勒频率信息，估计波束形成的权矢量，采用神经网络的方法实现盲波束形成，从而避免了矩阵的求逆运算，不但减小了运算量而且易于用硬件实现。此外该算法具有收敛速度快、鲁棒性强、估计精度高等优点。通过拖曳阵和体积阵的仿真实验，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

水声信号的非线性建模与预测方法

对水声信号尤其是混响干扰和背景噪声的预测和滤波,是水下目标信号检测的基础,在非平稳、非高斯、非线性水声信号处理中具有重要应用.本文利用最小二乘估计和Volterra级数理论,分别对水声信号建立预测模型并进行一步及多步预测,通过分析预测结果,选取最优预测参数.仿真结果表明,基于奇异值分解的Volterra级数模型的预测相对误差较最小二乘估计小一个数量级,预测结果更加逼近真实值.     

宽频带水声信号目标回波建模与仿真研究

宽频带信号的目标回波携有的目标信息量大,混响背景相关性弱,有利于目标检测、参量估计和目标特征提取,可实现目标的精确测距和测速以及目标识别。该文对宽频带水声信号目标声回波特性进行了研究,给出了海洋传输信道和目标散射信道的系统函数,在此基础上建立了宽频带目标回波模型,并进行了计算机仿真,仿真结果也显示了回波信号携有目标信息量大的特性。     

水声信号盲分离算法性能评价准则

在水声信号盲分离技术仿真研究中，需要评价算法的收敛速度，稳态误差等，文中分析了水声基阵接收信号的实数延时模型和复数混合模型，提出了水声信号盲分离算法性能评价准则。该准则分为基于混合基阵和信号估计两种，在三／四元均匀线列阵上，盲分离实测非高斯舰船辐射噪声，分别用CRLS，CACY，EASI，CMA，MKMA算法通信班下了提出的算法评价准则，同时还给出了这些算法分离水声信号的性能曲线。     

鱼雷尺度多目标多干扰半实物仿真环境设计与实现

随着信号检测方法及计算机技术的发展应用,鱼雷自导系统性能不断提高,水下尺度多目标识别已成为检测现代鱼雷自导系统水声对抗能力的重要指标之一,但相关实航测试环境却难以实现。通过对尺度多目标有效性判断及遮蔽计算的分析,依据实时性原则设计了信号实时生成算法并构建了半实物仿真系统,对鱼雷尺度多目标多于扰环境进行了模拟,为试验室环境检测鱼雷水声对抗能力提供了便捷有效的手段。验证结果表明,该系统可以满足相关仿真需求。     

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。     

Software Architecture for Modeling and Simulation of Underwater Acoustic Information Systems

The simulation of underwater acoustic information flow is an important way to research sonar performance and its engagement effectiveness in the ocean environment. This paper analyzes the significance of modeling an open and sophisticated simulation software architecture by object-oriented method, and introduces the modeling processes and expression method of simulation architecture. According to the requirements of simulation system and the underwater acoustic information flow, the logical architecture of simulation software system is modeled by the object-oriented method. A usecase view captured the system requirements. The logical view shows the logical architecture of software system. The simulation software is decomposed into the loose coupling constituent parts by layering and partitioning the packages for maintainability. The design patterns enabled the simulation software to have good expansibility and reusability. The simulation system involving multi-targets and multi-sonar is developed based on the architecture model. Practices show that the model meets the needs for simulating an open and sophisticated system.     

水下目标的Gammatone子带降噪和希尔伯特-黄变换特征提取

水下目标识别是水声探测中的关键技术,具有重要的应用价值。海洋环境的复杂性导致水下目标识别中存在不可回避的噪声干扰。以人耳听觉机理为基础,提出了一种结合Gammatone滤波器、小波阈值降噪和希尔伯特-黄变换(HHT)的水下目标识别方法。采用Gammatone滤波器实现人耳听觉机理的模拟,并在此基础上进行小波阈值降噪,提高系统的噪声鲁棒性,然后利用HHT进行时频分析和特征提取。利用实际水下目标数据进行识别实验,对提出的方法进行了验证。实验结果表明,提出的方法在低信噪比条件下具有良好的鲁棒性,并具有较好的识别效果。     

用于水声通信的宽带波束形成结构

提出一种用于水声通信中的基于复数系数有限冲激响应(FIR)滤波器的宽带恒定束宽波束形成结构.其中,各阵元接收信号首先通过时间延迟线补偿整数倍采样间隔时延,接着通过频带搬移得到接收信号的复包络,最后采用复数系数FIR滤波器实现对不同频率信号复包络的加权,复数系数FIR滤波器的系数由最优化方法设计得到.仿真结果表明:采用基...     

Application of Mellin Transform in Wideband Underwater Acoustic Signal Processing

According to the features of the wideband underwater acoustic signals, an algorithm for the wideband ambiguity function is put forward based on Mellin transform. The wideband acoustic signal processing using the fast Mellin transform is also explored. The theoretical analysis and simulation results show that the algorithm has not only high computation efficiency but also good concentration in wideband ambiguity domain. It suits for the wideband underwater acoustic signal processing.     

一种水下目标辐射噪声调制特征提取方法

水下目标辐射噪声的调制信号携带许多重要特征信息,本文在现代信号处理理论的基础上对其调制特征提取方法进行了探讨。首先,利用小波变换和多分辨率分析理论,提取水下目标辐射噪声的调制包络;然后选取具有明显调制特征的特定频段数据对其进行112维谱分析,得到了辐射噪声的谐波信息。该方法结合小波变换与高阶谱理论对调制谱进行提取,可同时利用小波的消噪和高阶谱对高斯噪声的天然抑制性。对实测噪声数据进行的仿真结果表明,该方法可以有效提取噪声中的动态调制信息且抗噪性良好,具有很好的应用前景。     

基于梅林变换的宽带水声信号处理研究

根据宽带水声信号的特点,提出了一种基于梅林变换的宽带模糊函数求解方法,研究了基于快速梅林变换算法的宽带信号处理。理论分析和仿真结果表明,对于宽带水声回波信号,该算法具有计算效率高、宽带模糊函数聚集性好等特点,具有一定的应用价值。     

基于以太网的鱼雷声光复合制导全弹道仿真平台构建

光纤线导＋声尾流制导的复合制导方式能够较好地克服单一制导方式的缺点,提高鱼雷武器在复杂水声物理场环境中对目标的探测距离和导引精度。本文研究了鱼雷射前流程,作战态势,线导方法以及舰船尾流模型和尾流自导检测模型等内容,完成了基于以太网的鱼雷线导＋尾流制导全弹道仿真平台构建,为下一步半实物鱼雷全弹道仿真平台构建提供技术支撑,可以支持完成复合制导鱼雷的使用方法和性能评价等一系列研究工作。     

水声对抗方案的逐层参数优化法研究

在水下作战中实施的水声对抗方案与多种因素相关,难以解析分析。提出逐层参数优化法优化对抗方案,根据各参数对对抗过程的贡献实现各参数的分层,利用穷举仿真逐层参数优化,最终优化对抗方案。该方法与现有的穷举仿真方法相比,运算量低,并且可以屏蔽不宜在实际对抗中采用的方案。