一种基于声起伏特性的水面干扰抑制方法

利用水面目标和环境噪声起伏较大,而水下目标的声信号起伏较小的特性,可以有效抑制水面干扰,提高水下目标的检测概率。对于单基元频谱分析采用非线性滤波器,进而针对阵列信号处理提出一种基于非线性滤波的连续时间方位历程水面干扰抑制方法。最后,对Swell96的实验数据进行了处理,单基元信号处理结果表明,振幅非线性滤波器和复声压非线性滤波器对于稳定线谱的信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)增益可达15 d B和30 d B;阵列信号处理结果显示所提出的方法能够有效抑制水面声源的航迹,提高水下声源的发现概率。     

基于ac-MVDR高分辨算法的被动时反近场声源定位方法研究

为了克服多途效应对水下复杂结构声源的近场定位精度的影响,研究了基于幅度相位联合补偿的MVDR(ac-MVDR)算法的被动时反近场声源定位方法,该方法一方面将幅度补偿引入到MVDR近场聚焦波束形成中,充分利用声场的幅度相位信息重建声源平面上的噪声源空间位置分布,实现高分辨定位;另一方面可综合多途信息,对信号进行空时被动聚焦的同时,在信道输出总能量强的目标处实现选择性聚焦。通过仿真和实测数据的处理分析表明,该方法可有效的克服多途干扰,提高水下声源的近场定位精度。     

基于波束形成的水下声源精确测量

在开阔水域中进行移动声源的发射声源级校准时,声源的位置通常需要使用GPS、超短基线、惯性导航仪等仪器进行测量。校准实验结束后需要进行声源级校准数据和位置测量数据的时间轴校对。声压接收数据和声源位置往往不在同一条船上采集,进行数据处理前需要对两者进行时间轴校对。为了简化校对过程,提出了基于波束形成的水下声源远距精确测量,利用水面反射产生的虚源和真实声源位置间的几何关系对声源位置进行远距离精确测量,并推导了距离计算公式。通过数值仿真对理论的可行性进行了验证,并讨论了线列阵设计对该方法的影响。在湖上试验中进行了进一步验证,并分析了实验声场对定位算法的影响。在200 m范围内,该方法的定位结果同GPS定位结果间的差异小于1%,说明该方法可行。     

一种适用浅海声源的多阵列直接定位方法

针对水下传感器网络系统中的声源定位问题,提出了一种适用于浅海声源的多阵列直接定位方法。该方法根据简正波理论建立阵列接收模型,并根据各阵列接收数据建立联合似然代价函数,最后利用遗传算法进行多维搜索,直接获得声源二维位置估计。仿真结果表明,该方法的声源定位误差小于传统的分步定位方法的定位误差,在较高信噪比时的定位误差稳定在50 m内。该方法通过多阵列联合直接得出声源位置估计,避免了传统分步定位方法中二次估计误差的引入,从而提高了声源定位的精度。     

复杂声场环境下目标声源声场重建误差分析

针对目标声源在复杂声场环境下进行声场重建易受到其它声源干扰的问题,提出存在干扰源声场、散射声场及目标声源声场的混合声场环境下基于单面声场分离技术的目标声源声场分离及重建方法。首先,通过理论分析和公式推导,清除干扰源声场及散射声场的影响;然后,利用传递函数性质对声场分离及重建误差进行分析,并对计算公式中存在的奇异性问题予以消除,得到高分辨率的声场重建图像。数值仿真表明:利用常规的单面声场分离技术很难重建混合声场环境下目标声源的声场,而利用本文研究的声场分离及重建方法能够很好反映目标声源声场的实际情况,提高声场重建的精度。     

小波变换在被动声源定位中应用

被动声源定位是电子生物EB(Electronic Biology)中的重要组成部分,首先简单介绍了目前流行的被动声源定位的基本算法, 然后引入了小波变换作为信号的预处理手段,在被动声音定位中来消除干扰音的方法,使系统能够在有变频信号噪声干扰的情况下对目标发声物体进行位置识别.最后对该方法进行了数值的仿真试验.     

运用内积相关性结合迭代相减识别两点声源

提出运用内积相关性识别两点声源的新方法,通过在声源面上构造虚拟声源,计算虚拟声源在传声器阵列上的声压,构造虚拟声源的声压向量,将其归一化,与传声器实际测得的声压信号作内积运算,通过优化算法搜索内积模的极值,当内积模达到最大值时,根据内积相关性原理,识别出目标声源的位置。当声源间距离较近时,声源识别精度受到声源间的干扰影响,引入迭代循环算法降低声源相互干扰的影响,以传声器测量面上剩余的声压作为判断循环终止的条件。计算结果表明,利用内积相关性结合迭代循环相减算法能有效识别出两点声源。     

一种非自由声场中声源表面振速重构简化方法

在非自由声场中利用近场声全息技术重构声源表面振速时,需要先去除干扰声及干扰声在声源表面的散射声对重构结果的影响。针对刚性边界的声源提出一种非自由声场中表面振速重构的简化方法。该方法利用声源表面的刚性边界条件,只需一步求逆过程即可实现干扰声和散射声的去除以及声源表面振速重构。在仿真中选取简支铝板作为目标声源进行分析,结果表明该方法能够在非自由声场中实现声源表面振速的准确重构。最后通过实验进一步证明了该方法的有效性。     

测时差卫星干扰源定位的简单算法

随着技术的发展，对卫星的上行链路进行干扰越来越容易，卫星的安全系数随之越来越低，因而研究如何迅速有效地查明干扰源位置是一项意义重大的课题。传统的测时差定位方法算法复杂、运算量大，不能满足快速定位的要求，故本文给出了基于测时差定位技术的简单算法，并对算法模型进行了原理推导，该算法实现简单，运算量小。     

利用光致声源测定水面拖船拖曳线列阵的形状和位置

本文探讨了利用光致声源测定水面拖船拖曳线列阵形状和位置的方法。叙述了测量原理,估算了定位误差,最后给出配置光致声源的可行方案。     

基于亥姆霍兹方程最小二乘法的运动声源识别研究

为有效解决水下运动声源的噪声源识别问题,研究了基于移动框架技术（MFAH）和亥姆霍兹方程最小二乘法（HELS）的运动声源识别理论,建立了基于MFAH与HELS的组合声全息算法,并通过了水池实验验证。实验研究结果表明该组合算法能够对水下任意形状运动声源进行准确识别,能够获得较高的声源定位精度,并且适用的频率范围较宽;对于存在多个相干声源的复杂声场,仅要求阵列的全息测量面为重建面的1.3倍就能够较准确的识别定位噪声源,实现了用小测量面、快速识别定位运动噪声源,为进一步的工程应用提供了方便     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

一种二分迭代实时声线修正算法

为提高对水下目标的定位精度,提出并实现了一种二分迭代实时声线修正算法。首先通过二分迭代法快速搜索出水下声源所发出的定位声信号传播声线的初始掠射角,然后以该初始掠射角对应的唯一声线为基础,根据斯涅耳(Snell)声线折射定理计算得到声源与水下接收阵元的距离值,最终利用与声线相符的三路测距值进行交汇解算,完成实时声线修正定位。湖上试验结果表明,该算法简单易行、运算速度快,能够满足实时修正处理的要求,在复杂水文条件下提高了水声定位系统的定位精度。该算法具有良好的工程实用性和通用性,可推广应用于同类水声跟踪定位系统。     

水下爆炸试验爆源定位方法研究

为实现水下爆炸试验爆源在爆炸时刻相对于水面目标舰艇的定位测量,提出一种最小误差逼近的遍历搜索定位方法。该方法通过在目标舰艇上安装一定数量的爆炸载荷压力测量传感器,根据获取的爆炸载荷数据中冲击波传播的时间信息和冲击波压力峰值,实现爆源定位计算。小当量的水下爆炸试验结果表明:4个有效爆炸载荷测点数据可以实现爆源炸点定位计算,增加有效测点数量,可以提高爆源定位精度。     

基于干扰抑制方法和引导声源的水平阵被动目标测距

基于引导声源的被动测距由于其对环境参数较少的要求受到了广泛关注。而处于浅海复杂环境下的被动声呐中,目标信号的声场干涉结构可能被邻近方位上的强干扰的旁瓣掩盖或改变,影响最终的测距精度。首先利用基于特征分解的自适应干扰抑制方法对强干扰环境中的接收信号进行干扰抑制,获得更高信噪比和信干比的目标信号;然后采用自适应的最小方差无失真波束形成器方法进行水平阵波束形成,得到更精确的目标声源声场干涉结构;其次基于干涉条纹的波导不变量特点,利用引导声源与目标声源干涉条纹的关系进行目标声源被动测距。实验结果验证了该方法的有效性和应用的可行性。     

基于TDOA技术及几何模型的声源精准定位

该文基于TDOA技术及几何模型设计并制作了一种二维高精度声源定位装置。通过实时采集目标声源信号并利用TDOA算法求出到达麦克风阵列的时延差,再结合所构建的麦克风阵列的几何模型精确定声源位置。在测量过程中,声源的方位和距离数据可实时、自动显示在装置的LCD屏上。测试结果表明,该定位装置特有的360°全方位旋转双麦克风阵列,可以在各种不同情形下灵活、快速且精准地确定声源方位。     

基于干扰方位跟踪的自适应干扰抑制方法

针对复杂海洋环境中声呐探测弱目标易被强干扰淹没的问题,提出一种对被动声呐探测到的强干扰源进行跟踪抑制的方法,通过对观测数据的互谱密度矩阵(Cross Spectral Density Matrix,CSDM)进行特征分解,根据干扰方位范围的先验知识,对干扰源的方位进行跟踪,依据方位信息选择代表强干扰的特征向量,依此根据不同的算法重构剔除了干扰信息的CSDM。数值仿真和海试数据验证结果表明,该方法能够在已知干扰初始方位区域的情况下自适应地抑制强干扰,较好地保留并提取目标信息,检测出感兴趣的目标。该方法为后续的目标识别与跟踪提供了有利条件。     

空间飞行器内声源定位算法研究

空间飞行器内空间狭小,存在较大的语音混响现像,飞行器内乘员不带专用耳戴进行语音通话时,混响信号影响通话质量。利用声源方位的信号进行语音增强的方法可以抑制混响的干扰,获得较好的通话效果。常用的声源定位算法由于受混响的影响,很难对乘员的语音进行有效地定位。通过研究空间飞行器的语音传输特性,提出了基于相关系数波束形成算法,该算法利用波形的相似性来抑制混响的干扰。实验证明:算法具有较好的声源定位效果,为语音增强提供声源方位参数。     

主/被动联合多基地航空搜潜定位及误差分析

根据主／被动联合多基地航空搜潜中主动声源、目标、被动接收器之间的空间几何位置关系,建立了目标位置的数学模型,确立了目标空间位置与主动声源-被动接收器声传播时间、主动声源-目标-被动接收器声传播时间、浮标方位角之间的关系;在此基础上,建立了各参量测量误差对目标定位误差影响的数学模型;最后,对所建定位及误差模型进行了仿真分析。     

用微波在水表面的反射来检测水下声源

我们做了一系列比较简单的实验,其中的一个实例如图1所示。利用微波辐射波束进行发收分置情况下的散射测量来研究检测水下低频小功率声源的可能性。通常,浸没于水下的声源为装在水平方板上的圆形膜片。该膜片以45赫至55赫之间的频率振动,最大振幅可以是0.16厘米,也可以是0.08厘米。用吹风机扰动水表面,产生一个骚动的水面,同时在水面上还叠加有由浸没于水中的声源所产生的小振幅振动。