脉冲激光成像探测系统回波信号仿真

研究激光脉冲回波信号特性并建立其数学模型,是应用回波信号处理技术处理回波,生成目标三维激光仿真图像的基础.首先建立了激光器发射脉冲信号能量在时间和空间上的分布模型,然后依据成像目标的激光图像仿真模板,采用累加激光脚印各采样区发射脉冲信号与对应目标散射面单位冲激响应卷积值的方法,生成了探测器接收回波仿真信号,最后分析了影响回波信号仿真精度的因素.通过对激光脚印采样区个数的合理设置实现了激光脉冲回波波形的精确仿真.     

水下目标回波的块信号稀疏分解方法

基于匹配追踪的稀疏分解方法原理简单,在工程实际中应用广泛,但其计算量大,重构精度也不够理想。针对此问题,利用水下目标回波信号的块稀疏特性,提出了水下目标回波的块信号稀疏分解方法。首先基于水下目标回波和块稀疏信号的基本理论,结合回波信号仿真结果,分析了水下目标回波信号的块稀疏特性;然后,充分考虑回波信号本身的稀疏结构,利用信号分块和原子分块的思想,针对水下目标回波提出了块信号的稀疏分解和块匹配追踪重构算法,并从理论上对其计算复杂度进行了分析;最后,采用仿真实验的方式,与传统方法进行对比。结果表明,该方法大大减少了计算量,提高了重构精度。     

浅海波导远程信混比预报模型

浅海主动探测时,海底混响是目标回波的主要背景干扰,信混比影响主动声纳的性能.混响和目标回波都属于海洋中的散射问题,利用简正波方法,结合平面波散射函数建立了浅海远程信混比预报模型,实现了不同环境参数下信混比的量化分析.仿真比较了不同信号形式、频率以及不同海底底质下的刚性球信混比曲线,从理论上分析了回波随距离的振荡现象.结果表明：用无指向性的声源探测目标时,信混比较低,探测较为困难;宽带信号照射下目标回波更加平稳;简正波之间的干涉导致回波随距离发生振荡,频率越高,干涉结构越复杂;在硬海底环境中信混比相对较小且目标回波振荡剧烈.     

深水多波束测深系统海底回波信号快速仿真方法

针对传统深水多波束测深系统海底回波信号仿真方法计算量大和不适用于存在载体姿态的问题,提出一种深水多波束测深系统海底回波信号快速仿真方法。基于扩展散射体海底回波信号仿真模型,考虑载体姿态,通过预先计算海底散射点强度分布确定主要作用区域的散射点,并将这些散射点的强度作为回波信号幅值加权来得到回波信号。利用这一方法,在保持较小计算量的同时,可以得到包括载体姿态特征的仿真数据。此外,利用这种方法还可以进行相位不一致性等误差因素的仿真。     

基于HMM的瞬态回波分类研究

本文从瞬态回波与语音信号在非线性时变方面的相似性出发,分析了隐马尔可夫模型用于瞬态回波分类的可行性并选择了一种较合的ＨＭＭ结构对两类仿真回波信号进行了分类,取得了较好的效果。     

宽带声学多普勒流速剖面仪球面散射回波模型研究

宽带声学多普勒流速剖面仪通过处理水下体积回波信号进行流速估计,回波模型的准确度决定了理论仿真的正确性。针对回波的散射特性,通过分析水层回波信号的时空关系,提出一种球面散射水层回波模型,并利用坐标旋转方法推导出该水层回波解析式。相比其他方法,该模型解析式充分体现了散射体模型形状对回波的作用,更加接近实际情况。对该模型下回波信号进行频谱和自相关特性分析,采用复相关算法估算流速。通过与实测数据进行对比,结果证明了该回波信号模型与解析式的正确性。     

基于混沌理论的海底混响中目标回波提取

提出了基于混沌理论的混响中目标回波提取新方法。该方法主要得益于一种新的预测模型,该模型基于径向基函数神经网络,综合利用了时间序列的前向和后向预测,解释了该模型用于混沌信号分离的基本原理,用几种混沌时间序列分析了该模型用于混沌信号建模和谐波信号提取的性能。该方法用于湖试混响中目标回波提取的结果表明:该模型可以用于提取信混比不小于1dB的目标回波。     

浅海单模入射声场目标回波特性研究

浅海环境中,目标回波受到入射和散射双向过程的信道多途影响,具有复杂的多途结构。基于相控垂直阵的单模发射技术能激发出指定的单个简正波声场,可以降低海底混响干扰,简化目标回波多途结构,为主动探测提供了一种有效手段。在信道中点声源目标回波模型基础上,采用简正波本征函数加权研究了单模声场入射下球形目标散射问题,建立了浅海单模入射声场目标回波预报模型,并利用模型对刚性球回波进行了数值计算。结果表明:总声源级相同条件下,单模发射声场与传统的点声源发射声场相比具有一定的阵发射增益,目标回波具有较高的声压级;单模入射能够消除单程多途的影响,回波结构相对简单,有利于目标的探测和识别。     

回波图像混响抑制方法研究

针对二维图像声呐近程混响干扰严重,无法分辨目标亮点的问题,基于混响信号自动增益控制(AGC)的基本原理,对时间增益控制电路进行改进,实现了混响背景平稳化。回波图像仿真结果表明,此方法能较好改善回波图像质量,有利于对目标的定位与识别。     

一种水下多亮点目标模拟器的设计

以物理声学法为基础,推导了典型的多亮点水下目标回波的参数计算公式,利用MATLAB仿真验证了不同的入射角对该多亮点模型的影响,给出了水下目标回波的仿真结果。在此基础上,设计了基于线列阵的多亮点目标模拟系统的总体技术方案,提出了解决系统实时性等问题的具体办法。     

基于分布式时延矢量联合估计的血流检测算法

依据超声血流散射回波信号的产生机理,引入更精确的分布式回波阵列模型来代替传统的点目标模型.基于散射子的运动效应对序列脉冲串激励信号的检测回波之间产生的附加时延效应,定义函数形式已知的分布式时延矢量,该矢量含有两个未知参数:中心速度和分布参数,利用其与回波阵列协方差矩阵的噪声子空间的正交特性,进行二维参数的联合搜索.搜索...     

基于BELLHOP模型的水下多目标跟踪算法研究

针对高频主动声呐的深海多目标跟踪问题,提出了基于BELLHOP模型的无迹卡尔曼滤波-高斯混合概率假设密度(Unscentesd Kalman Filter-Gaussian Mixture-Probability Hypothesis Density, UKF-GM-PHD)水下多目标跟踪算法。该算法首先利用BELLHOP射线声学模型,计算出本征声线、目标信号的幅度、相位及时延信息,以此构造目标回波信号并叠加高斯白噪声。然后,由回波信号计算得到目标相对于观测站的距离、方位角和俯仰角信息,作为目标跟踪系统中的量测信息。最后利用提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法,实现高频主动声呐非线性系统的多目标跟踪。仿真结果表明,在深海高频主动声呐条件下,文章提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法较传统高斯混合概率假设密度(Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density, GM-PHD)方法,明显降低了目标丢失率,并且最优子模式指派统计量(Optimal Sub-Patter Assignment, OSPA)距离也更小,跟踪效果更好。     

目标反射亮点仿真技术研究

研究了目标反射亮点的数学模型及仿真系统的硬件结构，并将目标回波亮点模型进行了简化，使之能够用于工程实现。在此基础上对用于声制导鱼雷半实物仿真系统的目标模拟器进行了设计，在试验中能够实现预定的功能。     

基于多波束系统的水下目标近程回波亮点声图像

模拟多波束系统,仿真得到了水下目标的二维回波亮点声图像。先采用小分置角双基地目标回波特性计算的近场板块元方法,计算得到水下目标的传递函数。再根据多波束系统的理论,建立了水下目标回波亮点二维声图像的基本框架,实现了水下目标回波亮点二维声图像仿真。最后得到了水下目标不同方位角情况下近程二维回波亮点的声图像。     

基于非线性动力学的声呐回波特征提取

文章介绍了以多项式拟合的方法进行信号重构的非线性动力学模型,选取少量的拟合系数作为衡量信号与干扰的特征差异的表征量,构成“动力学分类器”。在完善了用于相空间重构的动力学模型基础上,确定了用于目标回波的主要非线性系数。数据分析结果表明了该方法的有效性,得出的结论表明主动声纳回波具有与混响不同的非线性动力学特征,且不同目标之间的非线性动力学特征也不相同,这为回波的非线性动力学建模及其用于检测与分类奠定了基础。     

一种水下目标回波陆上仿真方法及硬件实现

为了克服湖海试验时间长、代价高,并且受多种因素制约的缺点,提出一种声呐系统陆上半实物仿真方法,可以在实验室或厂房实现对海洋环境和目标特性的模拟。根据目标回波信号的特点,研究了水下不同特性目标的仿真原理,介绍了仿真系统的组成、工作原理及流程,给出了硬件实现方法并作了具体分析,对于波阵面形成的原理和实现方法作了具体的分析。该仿真方法和系统具有较好的通用性。     

一种用于水声运动目标成像的空间散射模型

水声成像过程中为了分析所接收的运动目标回波、理解接收信号的形成机理,提出了一种用于该情况的空间散射模型,并利用此模型仿真了"T"型阵成像声呐接收的回波信号。对信号的分析说明了空间散射模型的正确性。以空间散射模型为基础,利用傅里叶变换波束形成算法对不同条件下的球体目标进行了水声成像,并分析了成像性能。性能分析说明了水声目标大小、距离等因素对成像的影响情况,还特别强调了在运动情况下目标的成像情况。以上工作完成了对"T"型阵水声成像过程的模拟,为成像过程回波信号研究和成像声呐研制提供了理论基础和仿真手段。     

单双层壳体潜艇的高频回波特性研究

针对鱼雷主动声自导频段范围内潜艇目标的亮点特征问题,以Benchmark潜艇为模型,利用板块元方法和频率间接法研究了鱼雷自导声纳工作频段范围内,敷设吸声覆盖层前后单、双层壳体潜艇的回波亮点结构特征,对比了不同频率时亮点的差异,分析了敷设吸声材料对潜艇目标亮点结构特征的影响。研究结果表明,双层壳体与单层壳体潜艇回波亮点的区别主要体现在艏艉附近角度,两者在正横附近角度的差别则很小;在潜艇表面敷设的吸声覆盖层对回波亮点抑制作用较大,若鱼雷适当降低自导频段范围内发射信号的频率,潜艇内部结构还是能产生清晰的亮点。     

一种改进的LMS算法在回波抵消中的应用

介绍了线路回波产生的背景及自适应滤波方法在消除回波方面的优势。讨论了自适应回波抵消器的基本原理。采用一种改进的定步长LMS算法对提高传统定步长算法的收敛速度和精度具有良好的效果。应用matlab仿真软件验证了经改进的算法的性能。最后应用simulink仿真软件搭建了自适应回波抵消器的模型,仿真结果表明该改进算法可在回波抵消器中获得有效应用。     

一种低失真度多普勒测速仪回波模型的构建和分析研究

为了支撑研究并评估多普勒测速仪(Doppler Velocity Log,DVL)信号处理算法的性能,需模拟海底回波信号,故需构建失真度低的海底回波模型.文章提出了扇环形海底回波模型,在此基础上,构建了一种基于散射理论的海底回波优化模型.将此优化模型和传统模型进行了对比分析,结果表明,优化模型较传统模型,与真实海底回波...