非合作浅海声源精确定位方法研究

为了实现浅海目标声源深度及多途条件下虚源深度的测量,通过分析理想信道与多途信道下聚焦波束形成声图法在源深度测量方面的机理,提出噪声源正横时能量最大深度测量法,并根据多途条件下声源真实位置与虚源位置的对称关系,实现水平直线阵布放深度的测量。文中利用理论仿真与实验数据相结合的方法,分析了不同条件下目标声源深度测量的准确性,并给出了目标声源精确定位结果。     

垂直矢量阵声图被动定位技术研究

在近场条件下,应用垂直矢量阵声图被动定位技术,能有效地抑制海洋多途影响,测定目标距离。由于垂直声压阵的自身指向性问题,无法测定目标方位,故讨论了垂直矢量阵的声图被动定位方法,利用矢量阵的指向性优势来获得声图测量的精确被动定位结果。仿真对比分析了水平阵与垂直矢量阵在多途条件的声图测量效果,此外,给出了单双目标2种情况下的垂直阵声图测量结果。研究发现:垂直阵声图测量由于物理优势比水平阵具有更好的抗多途性能,采用矢量阵可以克服声压阵的指向性缺陷测定目标方位,因而在多途海洋环境中利用垂直矢量阵进行近场目标被动定位具有可行性。     

多途条件下近场声源三维被动定位

为了解决近场被动目标的三维定位问题,在多途条件下提出了一种水平阵定位方法。任意选择扫描深度获得二维声图测量结果,进而在二维扫描平面搜索谱峰,得到目标信源与海面镜像虚源的聚焦点位置;利用它们的几何关系对测量结果进行修正,得到目标的三维坐标。仿真结果表明：不同的扫描深度对定位精度的影响较小;随着目标远离阵列,定位误差逐渐增大;在靠近阵列的区域里,多途聚焦点与直达声聚焦点混叠,方法失效。因此,该方法可以在多途条件下对一定范围内的近场被动目标实现三维定位。     

基于同态滤波技术的水下目标运动参数估计

针对测量平台空间有限条件下的近场目标运动分析问题,提出了一种基于浅海射线声学多途结构的单水听器水下目标运动分析(TMA)方法。通过构建匀速直线运动目标的三维多途时延模型,推导了以运动参数为变量的直达声和海面一次反射声时延差的非线性函数表达式;根据典型水声信道特征,推导了信道的倒谱表达式,进而利用同态滤波技术解卷积能力估计直达声和海面一次反射声时延差;结合Levenberg-Marquardt方法求解非线性方程的最优解;最后提出二次逼近校正方法,降低了实际水文条件对参数估计的影响。仿真结果证明了方法的正确性,参数估计精度满足实际应用需求。     

虚拟迭代时间反转镜被动选择聚焦技术研究

克服水下多途干扰,在噪声背景中实现多目标被动定位是声纳信号处理的主要功能之一。本文提出了利用矢量阵的迭代时间反转镜被动选择聚焦方法。利用虚拟迭代时间反转镜(D ITRM)可综合多途信息,对信号进行时间、空间被动聚焦的同时,在信道输出总能量强的目标处实现选择性聚焦。声矢量水听器阵与D ITRM结合可提高算法的处理增益。对矢量阵D ITRM选择聚焦原理进行了理论分析,仿真结果表明了所提算法的正确性和工程适用性。     

声屏蔽水下多址接入研究

针对水下多用户通信中存在的多址干扰问题,提出一种基于声屏蔽的多址接入方法。声屏蔽是利用不同信源与接收阵之间的多途信道差异实现多址接入的。通过对接收信号的屏蔽聚焦处理,使得多址干扰被有效抑制,信源信号被时反聚焦后得到增强,多途影响将明显减弱。将声屏蔽与正交频分复用(OFDM)结合,设计出了基于声屏蔽的OFDM多用户通信系统,该系统可以在不占用额外带宽的条件下实现多用户通信。通过理论分析和仿真研究表明:声屏蔽不仅能够抑制多址干扰,同时也对期望信号进行聚焦,可以有效提高通信系统的数据吞吐量,降低误码率。此外,声屏蔽允许在同一方向上对不同用户同时通信。     

用于运动声源定位的解多普勒算法

针对获取运动目标各部位噪声源的位置信息意义重大,但其辐射噪声存在多普勒效应的问题。介绍了面向阵列接收信号的基于非线性插值运算的解多普勒算法,包括单通道单聚焦点型,单通道多聚焦点型和多通道多聚焦点型,以补偿辐射噪声的多普勒频移和幅度衰减,从而提高运动目标噪声源识别定位的准确度。外场试验中解多普勒前后的试验结果表明,该算法能有效消除多普勒效应带来的影响,提高了噪声源定位的精度。     

界面反射对定位系统性能影响及应对策略研究

基于同步式水声定位系,统的定位解算原理,分析了单阵元时延估计误差对系统定位精度的影响。结合水声信道特点,揭示了目标位于不同位置时直达声和海面一次反射声相位差的变化规律;探讨了界面反射对系统定位精度影响的物理机理;并利用“相消干涉”信号前后“边沿”的时延差等于发射信号长度这一信号叠加特征改进常规信号检测器的信号处理逻辑,以提高信号检测能力和时延估计精度,减小多途影响,改善水声定位系统性能。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于近场声全息的水下航行器噪声源定位方法

以水下航行器的噪声源定位为研究背景,综合论述了基于空间傅里叶变换的近场声全息技术的研究现状,重点研究了算法误差、重建稳定性和滤波方法,分析了近场声全息技术目前仍需解决的问题,并结合Patch近场声全息、矢量水听器等新技术给出了相应的建议,旨在为近场声全息应用到水下噪声源定位提供依据。     

复域压缩感知近场声图测量方法

针对频域压缩感知近场声图测量方法性能下降的问题,基于阵列信号处理中相移与时延关系,按近场扫描位置在复域对各通道数据进行时延补偿和相关处理,建立复域感知矩阵和观测序列构建方法,提出复域感知矩阵近场声图测量模型。以数值仿真和某近场目标定位试验中测得数据为案例,将该模型与频域压缩感知模型处理结果进行对比。结果表明,相比频域压缩感知方法,通过改变观测序列和感知矩阵构建方式,最低信噪比的适应性得到近10lgM dB（M为通道数）的提升,提高了近场声图测量性能。     

分形图像压缩的信源信道联合编码

本文针对分形图像压缩编码后所得各部分压缩数据的特点，分析了分形图像压缩各部分数据在传输中对传输信道干扰的敏感程度，并根据各部分数据对信道干扰的敏感程度的不同，提出了一种分形图像压缩的信源信道联合编码方法。仿真结果表明，采用所提出的分形图像压缩的信源信道联合编码方法后，分形图像压缩数据对传输信道的敏感程度降低，图像质量有较大提高。     

基于以太网的鱼雷声自导电信号半实物仿真系统

由于鱼雷作战水声环境的复杂性,鱼雷声自导半实物( HWIL)仿真成为实验室环境下声自导系统设计与性能评估的重要手段。提出了一种基于以太网的分布式半实物仿真系统,采用电信号注入法模拟目标／背景信号,介绍了其构成方法及工作原理;详细讨论了窄带点目标、窄带体目标、混响和海洋噪声等主要目标／背景信号的水声仿真模型;给出了使用流水线阵列处理的仿真信号源硬件系统设计,并提出了延时滤波算法实现了多路仿真信号源的实时同步输出。相应的信号仿真试验结果证明了采用电子注入法实现声自导半实物仿真系统的有效性。     

汽车发动机滚子链的噪声测试与分析

通过自主研发的高速链传动噪声测试试验台,并利用便携式AWA6290A型2通道噪声实时分析仪,对不同结构型式的汽车发动机滚子链在不同转速下产生的噪声进行了测试与分析。针对测量结果,根据链传动的运动特性,分析了高速滚子链传动噪声的频谱规律,得出了链传动的噪声成周期性变化,且随着链轮转速增加低频噪声增加更为显著的结论,对控制汽车链噪声具有实际指导意义。     

基于多通道差分的自适应噪声抵消方法

水下航行器舷侧阵的自噪声是影响其弱信号检测能力的主要因素。为减小其影响,通常除了采用物理降噪、主动降噪等方法外都还采用自适应噪声抵消技术。由于自噪声产生和传播的复杂性,以噪声源附近加速度计输出作为参考信号的自适应噪声抵消效果较差。考虑到自噪声和远程目标信号空间的差异性,充分利用阵列上不同位置水听器接收到的信息,本文提出了多通道输出延时求差形成多路参考信号的自适应抵消方法-MD-ANC方法。湖试结果表明,该方法噪声抵消效果显著而且实现方便。在同样的实验环境下,最低检测信噪比相对于未经处理的降低了约4—5 dB;波束形成后,信噪比提高3～5 dB.     

基于空间虚拟延迟抽头的信源数检测方法

基于空间虚拟延迟抽头技术,给出一种空时协方差矩阵,论述了阵列协方差矩阵的特征向量与空时协方差矩阵的正交原理,引入一种特征向量空时投影的概念。给出了两种利用这种特征向量空时投影的信源数检测方法。一种是基于启发式算法的,与GDE方法类似,称为类GDE方法;另一种是基于Bootstrap算法的,称为BBE方法。理论分析显示,两种新的检测方法,不再依赖于阵列协方差矩阵的特征值,无需对信号和噪声的分布作出假设,具有很好的抗空间非均匀噪声能力。同时,类GDE在低信噪比条件下性能更好,而BBE则无需人为设置检测门限,具有较好的工程实用价值。基于仿真数据和湖试数据的浏试结果证明了所提方法的有效性。     

基于互谱估计的非高斯有色噪声中的谐波恢复

讨论了一种基于正弦信号扩阶互相关矩阵的MUSIC算法及其在非高斯有色噪声下的性能。提出利用滤波器组先将输入信号分为若干频段，然后再在各频段上分别进行谐波恢复的方法。这种算法对信号源数目的多少具有较好的鲁棒性，且可以有效地区分真实谱峰与伪峰，并具有较高的精度和稳定性。仿真及实测数据实验证明了算法的有效性。     

基于自适应比例修正无迹卡尔曼滤波的目标定位估计算法

针对无线传感器网络中基于接收信号指示强度(RSSI)定位系统在精确性和实时性方面存在的问题,提出了一种基于自适应比例修正无迹卡尔曼滤波(ASUKF) 的定位估计算法。通过分析RSSI 定位模型的特点,将定位问题转化为非线性系统估计问题。该算法在滤波过程中采用比例修正对称采样策略,并利用次优Sage-Husa 估计器实时处理系统噪声的统计特性,对目标位置和信道参数进行同时估计解算。实验及仿真结果表明,与标准UKF 估计算法相比,新算法有效减小了状态估计误差,提高了滤波的稳定性,定位精度更为准确。     

基于SNVA的机动目标状态估计

利用位置预测估计值与位置滤波估计值之间的偏差进行加速度方差自适应调节,提出一种基于状态噪声方差自适应(SNVA)的机动目标状态估计方法。采用SNVA对目标加速度噪声方差进行自适应调整,实现了对当前统计模型的改进; 利用扩展卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,基于SNVA的扩展卡尔曼滤波算法对机动目标速度估计的绝对误差小于0.1 m/s,加速度估计的绝对误差小于0.1 m/s²,能够对机动目标的状态进行准确的估计。     

小波变换在光学相关目标识别中的应用

光电混合实时联合变换相关器能够实现目标的自动探测、识别和定位,但由于实际中从图像传感器采集到的目标图像对比度较低且存在大量背景噪音,因而目标识别率低且识别效果不佳。基于小波变换的多分辨率分析特点能够更大程度上体现图像的特征信息,将其应用于光学相关目标的自动探测与识别中。将小波变换与联合变换相关器结合起来,通过研究物面的小波图像增强来获取更加尖锐的相关峰,解决复杂背景、低对比度目标的识别问题,取得良好的实验结果,证实小波变换在光学相关领域中具有一定的优越性和良好的应用前景。     

用于无线电引信的集成稳压器作用机理

采用机理法和系统辩识法2种方法对电源处理电路中的集成稳压器进行分析,重点研究集成稳压器对电源噪声的响应与抑制能力,举例说明电源噪声对无线电引信正常作用的影响。结果表明：集成稳压器对电源噪声的响应均可视为稳态噪声,其抑制能力约为70 dB;电源噪声会使调幅连续波多普勒无线电引信信号处理电路的幅值门槛降低,从而有可能使炸高提高;噪声足够大时,有可能引起早炸或瞎火。