谐波集(HS)检测算法在直升机目标声探测中的应用

利用单个被动声传感器的声信号进行直升机目标检测，介于直升机声信号的功率谱是由一系列强相关的谐波分量叠加于宽带随机分量组成，着重研究在频域中的谐波集(HS)检测并给出详细算法。通过大量实测信号的测试表明，该方法对于不同飞行状态和距离下的直升机均有较强的检测能力，而且可以进一步为直升机目标识别分类提取有效的特征量。     

基于沿海声层析技术的水下目标探测技术

针对难以对水下目标进行快速有效探测的难题,利用声层析的方法观测域内的水下目标尾流分布及其随时间演变过程,通过流场变化以实现对水下目标的探测。通过沿海声层析(coastal acoustic tomography,CAT)5 站声同步传输观测试验,获得双向声传播时间数据,进行流场分布反演;利用3 维反演方法观测得到自主式水下潜器(autonomous underwater vehicle,AUV)潜航所在深度的水平流场演变过程,反演结果与直接计算的路径平均流速基本吻合;实验过程中,鱼雷型水下机器人经过后流场产生明显波动,声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler velocityprofiler,ADCP)与CAT 观测结果分别为1.57, 1.43 m/s。结果表明：利用CAT 方法在小尺度区域内观测探测AUV 目标取得的成功,为后续的观测实验打下了基础。     

直升机目标被动声跟踪算法及其仿真研究

提出了包含多普勒频移和声传播时间延迟的接收信号模型,提出了在直升机目标做匀速直线运动的条件下,将声基阵获得的测向信息与多普勒频移信息融合,估计目标运动参数的算法,并用蒙特卡罗方法分析了该算法的估计精度;仿真结果表明该算法可实现较高的估计精度,测距精度满足实用要求,最后研究了应用该算法的自适应跟踪问题。     

基于盲源分离和自适应滤波的水下声信号降噪算法

在水下小孔径基阵测向应用中,阵元接收到的连续波（CW）信号质量直接关系到测向误差的大小,由于受到多径效应、信号起伏和水下背景噪声的影响,往往实际检测到的信号信噪比较低,相位估计结果离散性大。本文针对水下CW信号和水下背景噪声特点,提出了一种基于盲源分离和自适应滤波联合降噪的算法,该算法对接收的CW信号波形进行降噪以达到提高信噪比的目的。通过算法仿真和湖试试验证明,经本文算法输出的信号,估计器的输出结果比直接利用信号进行方位估计的结果精度高。     

直升机声信号谐波集及小波子空间能量特征提取与识别

对目标识别中的特征提取技术进行了研究，介绍了两种用于被动声信号特征提取的方法．分别将谐波集(HS）频率和不同尺度小波子空间能量作为特征矢量，给出相应的算法；并利用实测信号将这些技术运用到直升机目标的识别问题中，利用kNN分类器对直升机目标和非直升机目标进行分类。结果表明这两种方法都能达到较高的正确识别率。     

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。     

基于声探测定位算法及精度分析

无源声探测技术是一种重要的军事侦查手段,是防空作战中反电子干扰和反低空突防的一种有效途径.它具有被动接收、隐蔽性好和探测距离远等优点.针对无源声探测中平面声传感器阵对小仰角目标估计精度偏低的问题,提出了立体声传感器阵,推导了该阵列的基本定位算法,并进行了定向误差分析.结果表明,该算法提高了小仰角目标的探测精度,且与目标方位角无关.它克服了平面阵列的固有缺点,在对低空、超低空飞行目标的定位工程实践领域中,更具实用性.     

基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法

针对水下探测机器人在海洋作业时由于目标密集、形态重叠等原因容易产生误检、漏检的问题,提出一种基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法。算法以YOLOv4骨干网络为基础,首先在随机通道上引入邻域融合的残差结构模块,通过通道注意力机制,提升通道的信息交互能力;其后,利用α-IoU优化CIoU-Loss损失函数,并采用真值排斥因子与预测排斥因子改进坐标回归损失函数,提高目标位置回归的精度;最后,针对水下图像数据干扰信息多的问题,采用基于密集度引导的自适应非极大值抑制方法完成对输出信息的处理,提升目标检测的召回率。通过对水下海洋生物的检测实验,算法在通用场景与密集遮挡场景下目标探测的mAP值分别提高了1.43%和4.4%,验证了算法的有效性。     

基于改进卷积神经网络的工频水下磁目标探测

针对工频水下磁目标信号特征提取难、目标数据样本少、识别精度低等问题,提出一种基于深度卷积生成对抗网络(DCGAN)与优化卷积神经网络(CNN)相结合的水下工频磁目标识别方法。该方法通过滑动时间窗将信号由一维时序空间映射到二维灰度值图像,将实测水下磁异常信号利用DCGAN进行数据增强,之后构建卷积神经网络并引入DY-ReLU动态激活函数对CNN网络结构进行优化,以达到对目标信号的分类识别的目的。实验结果表明,经由数据增强的网络模型识别率提高了10%;相较于其他常用的静态激活函数,优化的CNN识别率分别提高了4.5%、4%、3%和2.5%,识别精度达到92.5%。验证了该方法的有效性,为水下磁异常检测提供一种新思路。     

基于时延的被动声探测阵列综合仿真比较

智能雷弹通过对空中目标噪声信号的探测处理来得到目标方位，传声器阵列是雷弹声探测的工具，它的形式直接影响到定位的算法和精度。现有的阵形主要为平面四元阵、立体四元阵和立体五元阵，文中在分析了影响定位精度的几种因素后，在综合考虑误差影响的情况下对阵形进行了仿真对比，结果表明立体阵相比平面阵在俯仰角估计精度上有较大提高，受安装和有效风速影响小，性能优于平面阵。     

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。     

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。     

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。     

水声图象目标探测

为实现水声图象中沉底目标的自动探测，提出一种匹配滤波和分形检测相融合的方法。由于匹配模板能够较好地模拟沉底目标的成像特性，而分形模型有助于区分人工目标和自然背景，所以这两种方法的融合可以有效地检测出目标，减少虚警。     

航船噪声引起的低频海洋环境噪声级发展趋势

海试验洋环境噪声是影试验响所有水下声探测系统性能的主要干扰源,了解海洋环境噪声长期的发展规律对顺利开展水声探测,进行新的理论和方法的试验室论证具有重要的意义和价值。该文通过对大量文献的概括总结,给出了上个世纪50年代至今由于航船噪声引起的低频海洋环境噪声级变化过程,分析了海洋噪声的变化趋势及其造成这种变化的原因,认为远处航船噪声已被公认为产生低频海洋环境噪声的主要噪声源。本文的研究为系统地了解低频海洋环境噪声级的变化规律提供了参考。     

分布式水下导航、定位、通信一体化系统设计

设计了一套集导航、定位、无线电通信和水声遥控通信功能于一体的大型联合系统。利用试验船上的船载测距仪、海面的无线电遥控浮标、海底应答器阵、无线电基站和显控计算机组成的空间立体网络实现了对水下目标的导航、定位功能,具有三维测量能力;通过无线电通信和水声遥控通信相结合的方法,实现了对海底应答器的远程控制和管理,增大了系统的工作范围;提出一种实用有效的海底应答器阵位测量方法。文中主要介绍了系统的总体设计方案、导航定位原理、水声信号处理方法和试验结果。海上试验结果证明了系统的可行性和可靠性。     

鱼雷稀疏阵高分辨目标声成像方法

鱼雷目标声成像和图像制导是鱼雷在现代复杂水声对抗战场条件下实现准确目标识别和智能化精确制导的最有效途径。为了实现鱼雷图像化目标识别和精确图像制导,针对鱼雷应用特点,研究了鱼雷利用预成空间密集窄波束实现高方位分辨、同时利用各窄波束宽带信号处理实现高距离分辨的目标声成像方法,提出了鱼雷声成像高频非均匀复合稀疏阵及其波束形成方法,分别给出了宽带信号高距离分辨成像处理方法和基于双阈值分割及模糊聚类的目标声图像优化处理方法,有效实现了空间方位和距离高分辨的鱼雷目标声成像。该方法大大减小了硬件规模,易于工程实现。计算机仿真和水池试验结果表明,该鱼雷目标声成像方法可以有效获取目标声图像,并具有很高的方位和距离分辨能力。     

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。     

水下爆炸对抗鱼雷声纳效能分析

水声对抗中由于战术使用及作战态势的复杂性,使得水下连续爆炸对抗鱼雷声纳的效果难以评估.本文分析了水下连续爆炸对抗鱼雷声纳的原理及其对抗主动、被动声纳的模型,针对有无水下爆炸干扰的2种情况,建立了主动声纳探测模型,并且根据模型求解了在不同频率、不同装药量下主动声纳的探测距离,然后以探测距离平均缩减量及平均缩减率为准则,运用仿真判断对抗效果,分析了有无水下爆炸声干扰时主动声纳探测距离随频率、装药量的变化规律.     

水下探测四旋翼平台

以无人机原理为基础,开发一套功能高度集成的水下四旋翼平台,在保证探测能力的前提下尽量简化结构,实现对水下四旋翼姿态的自动控制,加载图形影像实时传输以辅助操作者对水下设备进行指令传输.实验结果表明:该平台能长时间工作于水下,减少人员执行相应操作的危险性,在水下侦查、未知水域探测等领域具有一定的实践和创新意义.