基于参数边缘分布的遗传算法在地声参数反演中的应用

经典的遗传算法和模拟退火算法对陷入极小值的免疫能力取决于代价函数极小值的分布和迭代搜索终止准则。提出了一种基于参数边缘分布的遗传算法,它不仅仅是从代价函数的大小来决定进化的趋势,而且也利用了参数分布的信息。仿真和实验数据处理表明它在多维地声参数估计中具有更好的稳健性。     

粒子滤波和独立分量分析的含噪信号盲分离算法研究

研究了两阶段含噪独立分量分析算法来解决含噪信号盲分离问题。第一阶段,通过粒子滤波实现对不含噪混合信号的估计,将含噪独立分量分析转化为不含噪的独立分量分析;第二阶段用现有的FastICA算法从估计的不含噪混合信号中提取出源信号。不含噪混合信号的时变自回归模型和含噪与不含噪混合信号之间的关系构造了动态的状态．空间方程。该方程的特点是多变量、过程和观测噪声不限于高斯分布,粒子滤波是解决该问题的有效方法。提出了解决含噪独立分量分析的PF＋FastICA算法,仿真试验表明所提出的算法性能优于相关文献的结果。     

水声通信Doppler扩展估计的实验研究

发射机和接收机之间的相对运动引起Doppler扩展,即时间选择性衰落,它导致发射信号频率扩展。Doppler扩展是动态通信时导致误码率上升的主要原因之一,所以通信接收机首先需要估计Doppler扩展,然后才能补偿Doppler扩展,从而够降低动态情况下的误码率。单频信号是频率敏感信号,根据相对发射机的频率偏移量可以估计Doppler扩展。由于声传播速率相对较低,Doppler扩展导致接收信号相对发射信号产生时间上的伸缩变化,这样也可以采用测量伸缩量的办法估计Doppler扩展。通过水声通信湖上试验,验证了这两种方法的可行性,为未来的水声通信研究提供借鉴和参考。     

声速起伏环境下声场时间相关性数值分析

利用某次海试中温度链数据，仿真了距离有关声速起伏环境，分析了声场时间相关系数与时间延迟的关系。在此基础上，对声场时间相关半径与频率、距离和声速起伏之间的关系进行了曲线拟合，并进行统计实验，得到了近似关系式。     

分层介质波导中的声矢量场传播

目前,矢量传感器在水声测量的探测技术中的应用已逐渐受到重视,但所采用的声压p和振速(Vx,Vy,Vz)联合处理技术还是建立在假定海洋波导中各位置处的声波阻抗数值都相同且为实数的基础上,而海洋环境效应的作用将不同程度地导致矢量处理器性能的降低.从实际应用的需求出发从理论上研究浅海分层介质波导中声压和振速场的传播特性,分析了声波阻抗率与频率、声源和接收器水平距离间的变化关系.理论分析和计算结果表明,只有在远场条件下,声压和水平振速信号才趋向于同相位;在通常噪声测量要求的距离上,声压和水平振速的传播损失相当,但必须注意声压和水平振速间的相位差随频率和声源距离的变化,而声压p和振速垂直分量Vz比值的模和相位差随频率和距离的变化复杂.这些结果为利用声矢量场进行水声测量和探测提供了基本的物理图像     

基于T矩阵方法的双球体声波散射研究

借鉴已有的T矩阵（Transition matrix）方法，编制了计算不同角度、间距和类型的双球体声散射的Matlab软件，并重点研究了刚性和软性双球体模型的声波散射规律。数值考察结果表明，由于组合的非均匀性，刚-软双球体的正横反向散射强度比刚性和软性双球体的类似情况小，而随双球体间距的变化规律相似；另外，刚-软性双球体端尾方向的反向散射强度平均要比对应的单个球体的散射强度大。     

一种精确的水声通信时间同步信号设计

提出了采用HFM（Hyperbolic Frequency Modulation，HFM）和CW（Continuous Wave，CW）构成的组合信号，实现精确的时间同步。根据HFM信号的匹配相关捕获同步信号，由CW信号的ZoomFFT算法估计Doppler扩展，再根据Doppler扩展的估计补偿时间同步误差。     

利用Hough变换提取波导不变量

针对浅海声场频率．距离干涉结构特性，利用Hough变换图像处理技术提取能反映干涉结构特性的波导不变量，该算法把频率．距离上的干涉条纹变换到参数空间的对应点，利用一段时间内的接收信号，在低信噪比下也能提取出干涉条纹的斜率。将实际海试数据分析结果与理论计算结果做比较，结果吻合。     

调频初相位补偿的广义Warblet变换时频分析

信号时频分析的长时间窗时频分析法通常可提高输出信噪比和频率分辨率,但对于调频信号,会降低线谱时频能量聚集度并影响瞬时频率估计。对于调频信号广义Warblet变换(Generalized Warblet Transform,GWT),具有较短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)更优的时频分析性能,但在长时间窗分析时,调频初相位估计误差会使算法性能下降甚至失效。针对该问题,提出调频初相位补偿的GWT(Frequency Modulation Initial Phase CompensationGWT,FMIPC-GWT)时频分析方法。在调频参数估计时将一半时间窗长所经过的相位补偿到调频初相位中,提高调频参数估计的准确性以增加瞬时频率估计精度。仿真和实验数据验证了,相比STFT法和GWT法,FMIPC-GWT法对于非线性调频信号时频分析性能更优。FMIPC-GWT法在调频信号线谱检测与瞬时频率估计等方面具有应用前景。     

非正则复向量的扩展MVDR算法研究

研究了非正则复向量的特性对MVDR算法的影响。将阵元接收数据经过FFT运算后,在任一频率下的列向量都是非正则复向量。根据非正则复向量伪自相关阵的特性．提出了扩展自相关矩阵和扩展驾驶向量,推导出了扩展MVDR（ExMVDR）算法：仿真试验表明ExMVDR算法比MVDR能够更好的压制旁瓣,主瓣的信噪比能够提高2dB左右。