应用表面噪声矢量场空间相关特性反演海底参数

为了实现对海底快速而准确的遥测,提出一种根据表面噪声矢量场空间相关函数进行海底参数反演的方法.与传统的基于声传播模型的匹配场反演方法相比,所提方法可利用的信息更加丰富,而且水下系统配置简单,无需声源,隐蔽性好,具有一定的军事应用前景.参数优化过程中,采用一种基于差分进化算法和粒子群算法的两级混合优化算法.通过反演结果与仿真真值的比较可以看出,混合优化算法得到了较满意的反演结果,特别是同时考虑不同的声压和质点振速组合方式时,而且与单一的优化算法相比,估计精度总体上得到了显著提高.     

水平分层介质表面噪声矢量场空间相关特性

基阵之所以提高了输出信号的信噪比,其本质在于信号的空间相关半径大于噪声的空间相关半径.为了研究噪声场的空间相干结构,假设噪声源均匀分布在海面下方一定深度的无限大平面上,根据简正波理论首先建立水平分层介质表面噪声模型.在此基础上,根据欧拉公式便可以写出复合式矢量水听器接收噪声的互谱密度函数表达式.对互谱密度函数进行积分运算,得到了均匀半均匀无限空间和硬底均匀浅海(具有压力释放海面和刚性海底)表面噪声矢量场空间相关函数的解析式.对比分析可知,对于均匀半无限空间情况,与文献中的结果是一致的;而对于硬底均匀浅海,计算机仿真表明该噪声场的空间相干结构与绝对深度及介质的吸收衰减无关,但互谱密度函数却相反.     

基于波形结构特征和支持向量机的水面目标识别

借鉴语音声学的研究成果,音色可作为区分不同目标的依据。由于舰船辐射噪声的音色信息包含在其信号的波形结构特征中,可以通过提取舰船辐射噪声的波形结构特征判断目标类型。该文对水面目标信号时域波形结构特征提取进行了研究,构建了基于信号统计特性的特征矢量,包括过零点波长、峰峰幅度、过零点波长差分以及波列面积等。应用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)作为分类器识别两类水面目标信号,核函数为径向基函数(RBF)。提出了差分进化和粒子群算法的混合算法,优化了惩罚因子和径向基函数参数的选取,两类目标的识别率较常规的网格搜索法有显著提高。     

基于脉冲压缩技术的宽带透射系数测量方法

透射系数是水声材料的一项重要声学参数,为了在水池中对水声材料的透射系数进行测量,本文提出了一种基于脉冲压缩技术的测量方法,对接收信号进行压缩来提取直达波。该方法不仅可以克服实验过程中经常遇到的多途干扰,而且测量过程简单,可以同时获得测量频带内所有频点的透射系数,即实现了对透射系数的宽带测量。在水池环境下,通过对20kHz-60kHz频率范围内玻璃缸的窄带测量与宽带测量结果的比较,验证了该方法的有效性。     

沙质沉积物反射系数的宽带测量方法

海底作为海洋波导的重要边界,其反射系数对声传播起着至关重要的作用。为了快速而准确地获取海底反射系数,提出了一种基于脉冲压缩技术的测量方法,对接收信号进行压缩来提取反射波。该方法不仅可以克服实验过程中经常遇到的多途干扰,而且测量过程简单,可以同时获得测量频带内所有频点的反射系数,即实现了对反射系数的宽带测量。在实验室环境条件下,针对广泛覆盖于大陆架及沿海地区的沙质沉积物反射系数进行了测量,通过20~60 kHz频率范围内窄带和宽带测量结果的比较发现,宽带测量结果在频带边缘存在一定的偏差和起伏,但可以采用增大发射信号带宽提高压缩效果或用适当的窗函数压低旁瓣的方法来得到频率范围更宽、精度更高的测量结果。     

基于脉冲压缩技术的宽带反射系数测量方法

反射系数是材料的一项重要声学参数,为了在水池中对材料的反射系数进行测量,提出了一种基于脉冲压缩技术的测量方法,对接收信号进行压缩来提取直达波和反射波。该方法不仅可以克服实验过程中经常遇到的多途干扰,而且测量过程简单,可以同时获得测量频带内所有频点的反射系数,即实现了对反射系数的宽带测量。通过仿真验证了该方法的可行性,并且给出了30~40 kHz频率范围内对铝板的水池实验结果。通过测量结果与理论值的比较可以发现,测量曲线存在一定的偏差和起伏,但可以通过增大发射信号带宽提高压缩效果或采用适当的窗函数压低旁瓣的方法来得到更为精确的测量结果。