混响背景下预白化信号检测

在浅海环境中主动声纳匹配滤波器性能下降的一个重要原因是混响问题,因为混响同样是由发射信号引起的,与发射信号有很强的相关性。预白化抗混响算法是将混响看成局部平稳的有色高斯随机过程,采用AR模型对混响进行建摸,利用AR模型系数对原始数据进行“白化”处理,然后利用修正后的发射信号做拷贝信号进行匹配滤波。预白化处理能够有效抑制混响干扰,降低虚警,提高对运动小目标的探测能力。仿真和湖试数据处理结果验证了该方法的有效性。     

混响背景高斯化的信号检测

1引言海洋混响是海底目标探测的主要背景干扰,随着对其统计模型研究的不断深入,人们发现主动声纳在混响限制区内接收到的数据基本服从非高斯分布,所以将数据高斯化在匹配处理的检测方案中便具有了很强的必要性。文献[1]中U滤波与G滤波     

舰船辐射噪声中鲸类联络叫声检测方法

鲸类联络叫声的频段与舰船辐射噪声频段的重叠,使其易被误检测为舰船噪声而被被动声纳接收,影响后续对被动声纳检测到的信号进行目标自主识别等信号处理的性能。针对鲸类联络叫声干扰目标识别等声纳信号后续处理的问题,提出舰船辐射噪声中鲸类联络叫声检测算法,为削除鲸类联络叫声干扰作准备,算法首先通过理论与实测数据分析得出舰船辐射噪声频谱分布的短时稳定性特征,进而采用中值滤波方法对舰船辐射噪声进行白化处理,利用三阶多项式相位信号对鲸类叫声建模,然后通过基于匹配滤波器的广义似然比检测方法,实现了舰船辐射噪声中鲸类信号的检测。经实测信号的实验验证,提出的算法适用于不同类型和工况的舰船;通过与其他三种检测方法的比较分析,算法在给定虚警率下可以取得较高的鲸类叫声检测率,检测结果优于其他三种方法。     

非高斯混响背景下一种自适应CFAR检测器的研究

在浅海波导中混响是主动声纳系统的主要干扰,为了抑制混响,通常采用宽带发射信号和大孔径发射、接收阵。这两种方法都减小了混响的分辨单元．因此经波束形成和匹配滤波后提高了信混比。然而这也带来了负面影响,即分辨单元内混响包络的分布偏离了传统假设的瑞利分布,出现了高尾的非瑞利分布,导致匹配滤波器虚警概率提高。为了得到恒虚警检测器,需要对混响进行更精确的建模。通过理论和实际数据分析表明,利用多变量椭圆轮廓分布可以很好的建模浅海混响的统计特性。在混响建模为多变量椭圆轮廓分布模型的基础上,利用GLRT理论可以得到一种自适应CFAR检测器,通过实验数据分析,自适应CFAR检测器较之常规匹配滤波器,其信混比（SRR）可提高3dB。     

机动小目标的时空联合检测技术

主动声呐信号处理中一般采用匹配滤波和背景均衡等算法检测回波信号,为提高信号的检测性能,还需利用信号与混响和环境噪声在时间、空间上的统计特征差异。文章在对信号的时、空特征算法进行简单描述的基础上,提出了频率能量统计特征和方位能量统计特征,将两种特征检测器的输出进行融合处理构成时、空联合检测器。仿真和试验数据处理结果证明,此方法可有效提高机动小目标在混响及环境噪声中的检测性能。     

预白化与小波变换联合的混响抑制方法研究

针对主动声呐在强混响背景下匹配滤波器检测性能不理想的问题,提出了将预白化与小波变换联合处理方法.首先将混响预白化处理,然后通过小波变换将混响和回波信号分解到不同的尺度空间下,在尺度空间进行阈值量化处理,对有用的信号成分进行数据重构,最后利用重构的数据进行匹配滤波处理,使得混响被有效抑制,改善检测性能.仿真和试验数据处理...     

主动声纳检测技术的回顾与展望

由于低噪声隐身型潜艇的出现,声纳技术面临着激烈的挑战,低频主动声纳及其信号检测技术成为水声领域的研究热点之一。但是浅海的工作环境对主动探测相当不利,如何利用信道和背景干扰的特点,改进检测性能是研究的重点。模基处理、广义匹配滤波、混响消除、组合信号和波形融合处理、DLCT一体化处理等等技术在不同的方面能发挥一定的改进作用。对这些主动声纳检测技术的回顾与梳理,将为开展该领域研究工作提供一些有益的参考。随着人们对海洋环境理解的深入以及更准确、稳健性更好的水声模型建立,各种模基检测算法将被逐步应用到工程中。在此之前,诸如RCI/SRC这类介于模基和非模基之间的检测方法,由于其具有良好的稳健性、可移植性以及优于常规检测方法等优点,有望率先在工程中获得应用。同时,这些方法的组合应用,比如组合信号与波形融合、SRC/RCI相结合等,也就有较强的现实可操作性。     

混响背景下提高信号检测性能的时空处理算法

优化与约束空域处理算法（SPOC）是一种用于提高被动声纳方位分辨力的自适应波束形成算法。在对SPOC算法性能分析基础之上,将其应用于主动声纳检测技术中,针对浅海混响环境下信号检测难的问题,提出了一种结合信号方位方差加权的SPOC多拍时空处理检测算法,实验数据处理结果证明此算法可有效地抑制混响,提高了混响起伏背景下信号的检测性能,并使输出背景最为＂平坦＂。     

空时处理及在混响抑制中的应用

1.引言: 在水下反潜领域,为了有效对抗先进的安静型潜艇的威胁,低频拖线阵主动声纳逐渐受到重视.在浅水环境下,混响严重地影响了主动声纳的检测性能,因此混响干扰及其抑制是主动声纳在实际应用中必须面对的问题.已有的试验表明,浅海低频混响主要由海洋的地层结构所控制,这样,运动平台的混响场就具有特定的空时结构特性.     

探测高速小目标的声纳信号波形设计

针对用主动声纳探测水下高速运动的小目标存在的主要干扰,海面,海底混响和接收信号的起伏,讨论了宜采用的声纳信号形式,在混响信道中,对高多普勒目标采用加窗的长ＣＷ脉冲是合适的,而根据多途信道中回波存在的起伏的特点,需要采用多频脉冲,最后给出了用探测高速小目标的声纳最佳发射信号形式和频率编码方案。     

混响干扰下的信号处理

主动声纳的检测和测量受到自噪声、环境噪声和混响噪声的限制。混响噪声通常假定是由于发射脉冲从介质不均匀性和边界面反射或散射的许多信号的叠加结果而产生的。界面散射是由海洋边界不平或波动所引起的。     

混响背景下主动声纳接收信号的可分离性探讨

混响背景下主动声纳的接收信号是否具有可分离性是盲分离在主动声纳抗混响中获得应用的前提条件。在建立混响背景下的接收信号模型的基础上,通过模型中源信号间相关性的分析,提出了一种接收信号是否具有可分离性的判断准则：在绝大多数时延条件下相关系数很小的发射信号,其混响背景下的接收信号具有可分离性。通过主动声纳的两种发射信号（CW和LFM）的仿真和海试实验研究对这一准则的可行性进行了检验。对于符合可分离性判断准则LFM信号,实验结果验证了其混响背景下接收信号的可分离性。     

非平稳环境下主动声呐检测器研究

针对在水下存在多途、混响及噪声边缘等非平稳背景条件下主动声呐检测器的检测性能,给出了一种变异指数的恒虚警率(Variability Index Constant False Alarm Rate,VI-CFAR)检测器。VI-CFAR结合了单元平均恒虚警率、最大选择恒虚警率和最小选择恒虚警率的检测算法,它在均匀平稳环境和非平稳环境下都具有较强的自适应性。理论分析和仿真结果表明,该检测器在均匀平稳背景下的检测性能与单元平均恒虚警率检测器相似,在多途、混响等干扰背景条件下具有较强的抗干扰能力,在噪声边缘背景下有较好的虚警概率控制能力且运算量小,是一种稳健的检测器。     

新型抗混响梳状波形设计

1.引言 抗混响问题是主动声纳在浅水中需解决的一个主要问题.目前的作法有两种:一是动目标检测,二是依赖于波形设计.对于后者来说,在几何梳状信号被提出之前,抗混响波形主要采用两种形式:一种是宽带平谱信号,它将混响能量平均扩展到整个频带上,以使每个分辨区域内的混响能量分布尽量少.另一种是长时加窗连续脉冲(如Hanning窗),它使混响能量集中在零多普勒区域内,有利于检测非零多普勒目标.     

多基地声纳系统检测性能分析

分析了多基地声纳系统的检测性能。利用检测统计量,推导了在背景噪声为高斯白噪声、信号为高斯随机过程的情况下,主动多基地声纳系统的最优检测接收机。指出主动多基地声纳系统的最优检测接收机为匹配滤波器。然后,提出了一种基于＂和检测＂原理的简化检测接收机,并分析了它的检测性能及基地选择原则。结果表明：对于这种简化的检测接收机,当一个基地的检测性能远远优于其它基地时,如果再将其它基地融入到处理系统中,系统的检测性能不会得到明显提高,甚至可能会下降;另一方面,当各个基地的输入信噪比接近时,参与检测的基地个数越多,系统的检测性能越好。     

浅海声学和信号处理

在过去几年中,DREA研究了水下声信道的统计性质。对于在声纳和水下通讯中使用的有效的信号处理系统,这些性质对它的结构和性能有很大的影响。对这些水下信道的描述,主要是考虑信号传播和混响特性。前者影响到所接收的信号或回波的形状,而表面、海水和海底产生的混响或不希望有的反向散射是检测回波时的背景干扰。     

主动声纳直达波干扰抑制的盲分离算法

针对舰艇编队作战中主动声纳之间存在的强直达波干扰,提出了一种基于信号统计二阶矩的直达波干扰抑制算法,实现了强干扰背景下的微弱目标回波检测。这种方法将盲分离理论和匹配相关技术相结合,首先对接收数据进行直达波干扰抑制,再利用已知发射信号副本进行匹配相关,最后提取目标回波信号。相比其它强干扰抑制算法,特别是高阶累计量法,该算法具有计算复杂度低的优点。通过数值仿真实验表明：该算法能够对直达波干扰进行有效抑制,对目标回波的检测性能优于直接匹配相关方法。     

圆柱阵主动声纳混响抑制方法研究

圆柱阵主动声纳混响的强非均匀性,会降低空时自适应处理的性能。对圆柱阵主动声纳混响的空时二维分布特性以及混响数据的非均匀性进行分析,在此基础上研究了基于修正的角度-多普勒补偿(Modified Angle-Doppler Compensation,MADC)和导数更新技术(Derivative Based Updating,DBU)的降维自适应处理方法在圆柱阵声纳混响抑制中的应用。仿真结果表明:这两项技术可降低混响的非均匀程度,对运动中的圆柱阵主动声纳有较好的混响抑制效果,其性能更接近最优处理。     

利用支持向量机提高水声信号的检测能力

混响是影响主动声纳检测的一个重要因素。传统方法如高阶统计方法和修正协方差等白化方法在检测静止目标时效果并不理想,主要是因为这些算法无法利用混响这样的统计多变且非线性的数据准确估计一个AR模型的参数。利用支持向量机SVM（Support Vector Machine,SVM）来估计AR模型的参数,并进行了实验。结果表明,即使在静止目标的情况下,该算法依然能表现出良好的性能。     

基于小波变换的主动水声信号检测

信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究，发现其具有1／f衰减特性，同时利用小波变换对1/f信号有类似K—L展开的作用，提出了一种基于小波变换的信号检测方法，对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测；文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性；同时，将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较，仿真试验结果表明了本方法的有效性。