基于基阵不变量理论的水平阵被动估距方法研究

针对浅海水平阵测距问题,研究了一种基于浅海基阵不变量理论的瞬态声源估距方法,该方法利用了基阵常规波束形成后的被动波束-时间强度数据偏移不变性原理,相比于波导不变量的方法,它具有不需要多模态干涉和波导环境先验知识的优点。仿真和试验数据分析结果表明,所提方法在不需要波导环境参数信息的条件下就可实现对脉冲声源的准确定位。     

混响背景下的信号检测

海洋混响是主动声呐检测中主要的背景干扰,它是一种有色干扰噪声,并常被看做是一个非平稳的随机过程,这使得工作在白噪声条件下的最佳匹配滤波检测器的性能在一定程度上受到限制.因此,提出一种次最佳检测器,将混响看成局部平稳,并将接收信号分成许多小块,每小块利用自回归(AR)模型对混响时间序列进行建模,然后利用估计的AR系数构造白化滤波器,对混响进行预白化处理,并将白化后的序列用于匹配滤波检测器.通过计算机仿真和实验数据分析比较未白化与经白化处理的匹配滤波性能,结果表明,次最佳检测器比未白化匹配滤波在检测性能上可提高近3dB.     

拖曳线列阵流噪声抑制实验

拖曳流噪声主要由流激缆阵振动和湍流边界层起伏压力引起的两大类噪声组成。已有研究表明当拖曳线列阵声纳达到一定拖速后,流噪声是限制低频拖曳线列阵声纳探测性能的主要因素,因此,研究流噪声抑制方法对提高低频拖曳线列阵声纳探测能力具有重要的意义。通过设计不同测量阵段构建流噪声测量系统,利用实验测量数据研究流噪声空间相关性和流噪声抑制方法。通过研究表明,利用4~20个密排水听器构成水听器组较单个水听器在500Hz以下可提高8 dB~15 dB左右的流噪声抑制能力,同时也可通过柔性的水听器安装结构达到抑制流激振动流噪声效果。     

基于人工时反的盲解卷研究

1引言 在水声远程遥感和通信应用中,我们往往希望从接收的多路径信号中分离出源信号.而且由于海洋波导的复杂性和不确定性,基于信道模型的处理方法由于宽容性差而缺乏实用性.因此,人们自然想到借助盲解卷方法恢复源信号.     

不确实波导环境下基于子空间建模的恒虚警检测方法

浅海主动声纳检测与估计面临的主要问题是不确实浅海信道导致的回波信号不确实和混响干扰。为此，本文提出一种子空间回波信号的恒虚警( CFAR)检测与估计方法：对不确实浅海波导中的回波信号采用子空间信号建模方法；将混响干扰建模为一种类信号干扰，基于广义似然比检验( GLRT)的思想，将混响相关矩阵的最大似然估计代入到似然比检测中，由于GLRT具有恒虚警特性，最终得到子空间回波信号的恒虚警检测器。通过仿真和实际数据处理分析表明，这种子空间回波信号恒虚警检测器对不确实信道具有很好的相干匹配能力，对信道不确实性具有较好的宽容性，能得到较好的脉冲压缩效果，提高目标位置估计精度。较之常规匹配滤波器，其检测性能可提高1—2.5 dB.     

水平阵人工时反盲解卷性能研究

1引言 在不考虑噪声和其他干扰的情况下,声信号在海洋波导中传播,接收端的信号实质上是源信号与信道格林函数的卷积.水声信号处理往往希望通过盲解卷的方法在环境不确知的条件下从接收信号中恢复出源信号.多种基于线性和非线性滤波的盲解卷算法在文[1]中做了介绍.本文是利用近年来广受关注的人工时反方法来研究盲解卷问题.在文[2]中提出了人工时反盲解卷算法,并分析了其应用于垂直阵信号盲解卷的可行性和稳定性.这里我们将人工时反方法应用于水平阵信号盲解卷,并依据一个定量因子来研究水平阵有效孔径与人工时反盲解卷性能之间的关系.     

混响背景下宽带信号的检测

海洋混响是主动声纳检测中主要的背景干扰，它是一种有色干扰噪声，并常被看作是一个非平稳的随机过程，这使得工作在白噪声条件下的最佳匹配滤波检测器的性能在一定程度上受到限制。本文将白化的思想引入到主动声纳的信号检测中，在混响自回归(AR)模型的基础上研究混响的预白化处理，并将一种次最佳检测器应用到宽带信号的检测中，最后比较了未白化匹配滤波与白化次最佳检测器的性能，实验数据分析结果表明白化次最佳检测器可以在一定程度上提高主动声纳的检测性能。     

自适应变长线性拟合的多阵方位平滑同步方法

在多阵方位轨迹关联融合过程中,由于单阵输出方位的节拍和时刻不同需要进行同步并且在拟合过程中定长、定阶拟合函数与任意方位曲线存在失配问题,为此文章提出了一种自适应变长线性拟合方法。该方法首次采用分段线性拟合对方位轨迹正切值进行拟合,通过实时监测跳变点及平滑后的拟合效果(即连续在拟合线段同一侧的平滑前的轨迹点占平滑前总轨迹点数的比例),实时改变拟合线段长度。试验数据处理结果表明,该方法可以解决多阵方位同步问题,对各种方位轨迹曲线有较好的拟合精度且计算速度快,为后续多阵方位轨迹关联融合处理提供支撑。     

利用波导不变量的水平线阵被动估距方法研究

波导不变量是描述海洋声场距离-频率干涉结构现象的一个重要特征参量,可用于改善水听器接收声场的纵向相关性。本文在讨论波导不变量改善水平线阵两个子阵波束输出信号相关性的基础上,利用波束形成和浅海声传播模型得到目标方位和波导不变量的估计后,提出了一种基于波导不变量的水平线阵被动估距方法。通过浅海环境下360米水平线阵的数值仿真和实际海试数据处理研究表明:这种距离估计方法在偏离正横方向一定角度的条件下,当波束输出信噪比达到6～9dB以上时,对30公里以内的声源距离估计精度在10%以内,但在正横方向附近存在一个约20度的估距盲区,此盲区的范围有望通过目标距离的减小、阵孔径的增大或处理频段的升高而缩小。     

浅海环境中被动定位方法研究及软件实现

针对浅海环境中的宽带脉冲信号,研究基于粒子滤波算法的被动定位,并在此基础上,完成被动定位软件设计。基于简正波理论,利用接收点处声压、振速时域信号,获取频率域上垂直波阻抗作为测量向量,构建测量方程,建立基于粒子滤波算法进行水中目标定位的估计方法。在此基础上,完成定位软件的设计实现。在两种不同的波导环境中进行软件测试。测试结果表明,定位软件能够成功绘制距离和声源深度估计曲线,且估计曲线收敛于真值附近,表明软件能够有效完成对距离和声源深度的估计。