潜载被动声呐对空探测技术

直升机或海上巡逻机等发出的噪声,有一部分通过水面传播到水下,因此通过水听器能够获取飞机的噪声特性,如飞机推进系统发出的噪声等。由于飞机所发出的噪声频率一般低于150 Hz,因此拖曳阵声呐(TAS)是探测此类噪声的最佳选择。探讨了自动目标探测、空中和水面/水下目标识别、快速空中目标定位估算以及空中目标分类等。通过仿真,列出了不同方法信号处理的结果 。     

直升机水下探测研究

介绍了国内外对直升机辐射噪声传播、探测算法、试验等方面研究的状况。分析了直升机辐射噪声频谱、源级等特征,采用简正波理论建模和空气声源水下等效等途径对浅海信道下的空气声传播进行声场分布计算,传播损失分析,从而估计直升机传播能力。结合试验数据描述了直升机的检测、定向技术,给出了试验数据分析结果,最后对进一步深入开展直升机水下探测做了总结和展望。     

基于基频检测和谐波识别的直升机探测技术

介绍了空气中直升机探测的研究状态和应用情况,分析了直升机噪声的特征,并根据其线谱、信噪比等特征,给出一种水下探测直升机的方案。结合基频检测和谐波提取等技术措施来实现对直升机的水下检测与识别,采用实测数据进行仿真,验证了技术方案的可行性。该技术不仅可以有效地识别直升机,还便于水下长时间待机装置的低能耗实现。     

水下对直升机探测技术研究

直升机辐射噪声是水下探测直升机的基础。讨论了直升机辐射声场指向性、频率特性及空气声向水下传播特性。结果表明,空气声入水折射波在水下传播具有余弦指向性特性,远距离传播损失与海底类型有关,与声源高度关系不大。最后分析了水下对直升机噪声的探测能力,结果表明水下探测直升机可行。     

基于时频面霍夫变换的谐波族检测算法

由声学方法进行直升机等目标的探测时,以往算法大多没有充分利用其谐波性质。针对此问题,提出了基于时频面霍夫变换的谐波族检测方法。使用谐波小波变换方法求得含噪声谐波族信号的时频分布,并进行Hough变换;基于频率分集融合处理技术将各阶谱线在变换域的强度综合,作为对目标的检测量。仿真计算结果表明,该方法能准确检测出谐波族信号基频及其变化率,并在信噪比较低时依然提供幅度较高的检测量,具有较好的应用前景。     

基于1(1)/(2)维谱的舰船辐射噪声低频线谱成分提取

分析了1(1)/(2)维谱具有的几个特殊性质,即抑制高斯噪声和对称分布噪声;加强信号的基频分量以及剔除非耦合相位的谐波分量.通过计算实际舰船噪声的1(1)/(2)维谱,并利用它所具有的特征参数,对舰船信号进行了分类与识别,达到了较好的识别效果, 为进一步开展水下目标探测与识别研究打下了良好基础.     

加速旋转螺旋桨脉动噪声干扰特性及抑制方法研究

提取船舶螺旋桨的加速度特征,是声纳导引头和智能声引信探测与分类港口水域机动目标的可行途径。首先分析了匀加速旋转螺旋桨的空泡体积脉动辐射噪声、脉动力辐射噪声和连续谱噪声的水声信号特征,给出被动声纳接收信号模型。进而基于该信号模型,分析了在一定条件下提取螺旋桨加速特征时存在的干扰问题,从而提出了基于分数阶Fourier域滤波的干扰抑制算法及相应的螺旋桨加速度提取算法,并给出了算法的实现步骤。最后,通过对水洞试验数据的分析,验证了算法的合理性。     

舰船螺旋桨空化噪声建模与仿真研究

为了解决螺旋桨空化噪声的连续谱及其调制谱特性的建模与仿真问题,在对空化噪声 连续谱理论研究和实验分析的基础上,依据各空泡的崩溃时刻的随机性和准周期性及其辐射噪声 的波形结构,分4 种情况分别对各空泡辐射噪声的合成功率谱进行了理论分析,并进行了仿真验 证,提出了空化噪声连续谱的时域蒙特卡罗仿真模型;结合螺旋桨空化噪声时变特性的物理机理, 提出了螺旋桨空化噪声调制波形仿真算法。理论分析和仿真结果表明,螺旋桨空化噪声调制特性 频域不均匀性本质是空化噪声连续谱形状的不稳定性造成的。     

水下航行器流噪声分析及软件设计

文中针对水下航行器目标远程探测的需要,分析研究了流噪声的形成机理,给出了流噪声的分析方法,并根据实测流噪声数据格式设计研制了噪声数据分析软件.该软件分析精度高、易操作,可给出流噪声强度随航速变化的规律和功率谱等指标.应用该软件分析了水下航行器流噪声的实测数据,为水下航行器远程探测换能器的设计和安装提供了重要依据.     

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。     

基于多线谱干扰抑制的水下对空运动声源线谱探测

针对水下对空运动声源探测时面临的多线谱水下强干扰问题,提出一种稳健可靠的基于多线谱干扰抑制的线谱检测方法。采用该方法对接收声场进行线谱提取,限定每个信源所在方位的空间谱能量主要来自一条线谱的贡献,抑制多线谱干扰的能量,最后综合所有线谱贡献,得到最终的方位估计结果。两次水下对空探测实验验证了所提方法的有效性,结果表明,线谱检测方法可有效抑制同频干扰,在低信噪比、多干扰环境下成功实现了水下对空运动声源的线谱探测。     

基于水下运动目标流场信息的仿生探测原理

鱼类侧线器官利用水介质的流动信息进行环境感知与探测,该原理为水下探测技术提供了新的发展方向。基于鱼类侧线的仿生探测原理,研究以运动目标绕流场为信息源的目标探测原理问题,建立了球头圆柱体绕流的仿真分析模型,结合势流理论分析和仿真规律分析,初步揭示了水中运动体目标特性与运动体绕流场特征参量之间的关联规律,即通过对曲线峰值、谷值、斜率的计算获得了与运动体速度、长度、半径、观测点信息相对应的特征参量,探索了利用水下运动体绕流场信息进行目标探测的可行性。     

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。     

一种水声接收机数字AGC控制方法

为了克服信号功率、距离、传播过程介质衰减等因素对水中兵器引信动作的影响,常需要使用自动增益控制(AGC)技术对信号幅度动态范围进行压缩。本文提出了一种基于统计信号幅值过门限次数的AGC控制方法,分析了幅值检测原理,并针对接收噪声对AGC控制误差的影响,提出了AGC控制统计门限优化选取方法,为AGC控制提供了一种新思路。该方法已应用于水声信号接收机系统,应用结果表明,该方法具有控制精度高、抗噪声干扰能力强等优点。     

砂土底质浅水条件下实船地震波的检测试验

舰船低频辐射噪声在浅海的海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为了探讨砂土底质浅海环境下舰船地震波的检测距离和信号特征,利用三分量微幅地震波检测仪,在砂土底质的内陆河道开展了实船地震波检测试验,获取了多个批次随机船只的地震波检测数据。实船地震波检测数据的时频图结果表明,在砂土底质浅水条件下,地震波信号的竖直分量传播距离相对水平分量较远,远距离地震波信号的频率成分主要为螺旋桨的轴频和倍频,多数船只基于地震波线谱的探测距离能达到1 000 m以上。     

Detection Algorithm for LFM Echo of Underwater Moving Targets Based on Discrete Fractional Fourier Transform

The mismatch between echo and replica caused by underwater moving target（UMT）＇s radial velocity degrades the detection performance of the matched filter（MF） for the linear frequency modulation（LFM） signal. By using the focusing property of fractional Fourier transform（FRFT） to that signal, a detection algorithm for UMT＇s LFM echo based on the discrete fractional Fourier transform（DFRFT） is proposed. This algorithm is less affected by the target＇s radial velocity compared with the other MF detection algorithm utilizing zero radial velocity replica（ZRVR）, and the mathematical relation between the output peak positions of these two algorithms exists in the case of existence of target echo. The algorithm can also estimate the target distance by using this relation. The simulation and experiment show that this algorithm＇s detection performance is better than or equivalent to that of the other MF algorithm utilizing ZRVR for the LFM echo of UMT with unknown radial velocity under reverberation noise background.     

基于离散分数阶傅里叶变换的水下动目标线性调频回波检测算法的研究

水下动目标径向速度造成的回波和样本之间失配导致匹配滤波器对于线性调频( LFM)信号的检测性能下降。利用分数阶傅立叶变换对LFM信号的聚焦特性，提出一种基于离散分数阶傅立叶变换的水下动目标LFM回波检测算法。该算法与零速样本匹配滤波检测算法相比受目标径向速度影响较小，并且理论分析表明在目标回波存在的情况下，这两种算法输出的峰值位置之间存在数学关系。利用该数学关系本文算法同样可以估计目标距离。仿真和实验数据分析表明：本文算法在强混响噪声背景下对于径向速度未知动目标LFM回波昀检测性能优于或相当于零速样本匹配滤波。     

水下运动目标噪声线谱的联合估计方法

水下目标辐射噪声特征谱线的联合估计,基于水下运动目标线谱数学模型,通过分析水下目标辐射噪声特征等信息实现.基于经典谱与现代谱估计的联合估计法提取水下目标辐射噪声线谱特征,首先分别估计采集数据的功率谱,得到估算功率谱图;分析功率谱图,确定线谱存在的大致区域,再估计精确线谱.