基于梅林变换的宽带水声信号处理研究

根据宽带水声信号的特点,提出了一种基于梅林变换的宽带模糊函数求解方法,研究了基于快速梅林变换算法的宽带信号处理。理论分析和仿真结果表明,对于宽带水声回波信号,该算法具有计算效率高、宽带模糊函数聚集性好等特点,具有一定的应用价值。     

一种基于独立成分分析的水下宽带信号波达方位估计方法

在水下目标特征信息缺乏、声纳阵列孔径有限的条件下,对水下宽带信号开展高分辨率、高精度的波达方位估计研究,具有明显的研究意义和应用价值。利用水下信源统计独立的特点,采用基于独立成分分析的状态一致性变换算法进行方位估计;考虑到水下加性噪声的高斯分布特性,利用小波降噪的预处理技术,消减混合信号中的高斯噪声成分;针对状态一致性变换在低频段的性能退化,提出一种空间重采样修正方法。使用上述基于空间重采样修正的状态一致性变换算法对仿真及海试数据进行处理,目标方位估计结果表明：该方法具有角度分辨率高、需要阵元数少、对先验知识依赖小、低频段性能稳定的优点,相比常规波束形成、子空间法、传统状态一致性变换3类方法更具性能优越性与实用性。     

适合浅海工作的鱼雷自导有关问题探讨

浅海水声环境给鱼雷自导带来多途效应及严重的混响干扰,影响了自导系统的性能。本文分析了浅海环境对鱼雷自导3个方面的影响,并针对每种情况,提出了提高自导浅水性能的解决途径,并对鱼雷宽带自导的阵列模式、信号设计和接收处理以及自适应技术等有关问题进行了探讨。仿真结果表明,合理设计信号波形及检测算法,运用自适应技术能够有效地改善和提高鱼雷自导的浅水性能。     

球谐域传播算子快速声定向算法

为了在低信噪比情况下宽带声源可以获得较好的波达方向（DOA)估计并且降低运算量,将正交传播算子算法推广应用于球谐域。在建立球阵列声场模型基础上,提出两种基于球谐传播算子定向算法,即使用球傅里叶变换成分获得传播算子的算法和使用球傅里叶变换成分的交叉谱矩阵获得传播算子的算法。分析了不同半径的球阵列频率适应范围,解决了宽带声源频率适应性问题;比较分析了上述两种算法和球谐域多重信号分类算法在不同信噪比下的DOA估计性能,进行声源定向实验并测试3种算法的DOA估计用时。实验结果表明,两种算法均具有运算量小、花费时间少且定向准确的特点。     

基于多普勒信息的盲波束形成方法在声呐信号处理中的应用研究

本文针对水声环境和水声信号的特点，提出了一种可用于任意阵形的自适应神经网络盲波束形成方法。该方法在未知基阵响应向量的情况下，利用水声信号多普勒频率信息，估计波束形成的权矢量，采用神经网络的方法实现盲波束形成，从而避免了矩阵的求逆运算，不但减小了运算量而且易于用硬件实现。此外该算法具有收敛速度快、鲁棒性强、估计精度高等优点。通过拖曳阵和体积阵的仿真实验，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

鱼雷水声同步定位系统抗定位距离模糊算法及仿真

实时准确定位是对鱼雷水声定位系统的基本要求,研究了一种解决鱼雷水声同步定位系统定位距离模糊算法,分析了定位距离模糊的原因,提出了基于水平等距线阵同步定位、相关波门修正时延差等技术的快速定位方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法具有不明显增加硬件成本、不穷举全部模糊解和无需先验位置信息等优点,可以为设计中远程鱼雷定位系统、短基线或超短基线水声定位系统消除定位距离模糊、锁定正确航迹提供借鉴。     

矢量阵改进常规波束形成

针对常规Bartlett波束形成无法充分发挥矢量阵抗干扰性能的问题,提出基于声压振速联合处理的矢量阵改进Bartlett波束形成方法.推导了该波束形成器的解析表达式,给出其方位谱计算方法,定义了左右舷模糊抑制增益用于分析两种方法单边指向性能.声压振速联合处理能够更好地抑制噪声使得改进方法旁瓣更低、左右舷模糊抑制性能更好...     

单矢量差分幅度相移键控正交频分复用水声通信研究

为了在不牺牲通信带宽利用率的前提下,进一步提高水声通信质量,在描述高阶差分幅度相移键控调制技术和单矢量信号处理技术的基础上,基于矢量水听器和高阶差分调制技术,提出一种应用于正交频分复用（OFDM）通信体制中的高速水声通信系统。根据实际水域声速梯度真值,利用信道仿真软件建模实际水声信道,仿真研究通信系统在此信道下的通信性能。研究结果表明：对矢量水听器采集的声压和振速通道信号进行p+3v_c线性联合处理可获得增益,单矢量差分幅度相移键控OFDM通信系统比标量差分幅度相移键控OFDM系统的通信效果有明显改善,验证了该系统的可行性和优越性。     

宽带高分辨率无线电信号侦察接收机

宽带无线电信号的侦察机接收，是电子对抗的重要研究内容。分析了相关的侦察接收技术特点。论述了超外差接收机实现高截获概率的条件，介绍了基于中频信道接收机引导 数字信号处理技术，实现宽带无线电信号快速捕获和高分辨率分析的系统组成方法，快速搜索引导方法，讨论了系统主要部件设计和参数选择。     

联合载频和符号同步多普勒补偿方法

多普勒不仅造成宽带水声通信信号的载波频率偏移,而且引起码元符号的展宽或压缩。针对这一问题,提出一种适用于M元宽带扩频移动水声通信的多普勒补偿方法──联合载频和符号同步方法。该方法首先利用估计的载频对接收信号进行解调、低通滤波;其次,进行相关检测、估计与译码;最后根据相关峰位置对后续码元进行同步修正。仿真表明:该方法能够有效抑制由码元展宽或压缩而引起的同步误差累积效应,可用于水下航行器30 kn以内高速运动时的移动水声通信。     

Dopplerlet变换推广及其在主动声纳处理中的应用

针对水下高速运动目标的主动探测问题,引入了Dopplerlet变换。根据运动目标回波的特点提出了主动Dopplerlet原子,并分析了基于主动Dopplerlet变换的自适应匹配塔形分解算法,克服了Dopplerlet变换在被动信号处理中声源频率变化引起误差增大和时间窗宽度选取困难的问题。最后将算法应用于高斯白噪声和高斯色噪声背景中运动目标的检测和速度距离的估计,取得了较好的结果。     

一种改进的正交变换域水声信道盲均衡算法研究

针对常数模算法(CMA)收敛速度慢的缺点,将均衡器输入信号进行正交变换,实现正交变换域盲均衡。同时,引入均衡器输出星座匹配误差(CME)项,提出一种改进的正交变换域信道盲均衡算法(MTDCMA)．水声信道仿真结果表明：与常规常数模算法(CMA)及传统的基于正交变换的常数模盲均衡算法(TDCMA)相比,在同样的剩余码间干扰条件下,新算法具有更快的收敛速度。     

一种声矢量阵最小方差无畸变方位估计算法

针对声矢量阵最小方差无畸变（AVAMVDR）算法,综合考虑角度分辨与单边指向特性,提出一种改进的AVAMVDR（IAVAMVDR）方位估计算法。从空间功率与子空间分解两方面分析了传统AVAMVDR算法特性;利用解析振速与声压-振速抑制各向同性噪声能力,介绍两种协方差矩阵构造方法,并在此基础上实现目标方位估计。理论分析表明, IAVAMVDR算法有效减小了信号子空间影响,使得主瓣更窄、旁瓣更低,并具有一定的抗左右舷模糊能力;仿真与实测数据均证明了该算法的有效性。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频脉冲信号波达方向估计

针对宽带线性调频脉冲信号的时宽与观测时宽不等的情况,基于分数阶傅里叶变换(FRFT)提出了一种新的中心频率估计方法,并据此对基于FRFT的MUSIC算法的波达方向(DOA)估计进行了改进。该算法利用线性调频信号在傅里叶变换域良好的能量聚集性,分析了脉冲信号中心频率随着脉冲信号在观测时间内位置的变化规律,并修正了中心频率估计的方法。在相应的分数阶傅里叶域,构造分数阶傅里叶域的方向向量,利用MUSIC算法进行DOA估计。数值仿真验证了该算法对方位估计的有效性,并仿真分析信噪比（SNR）和脉冲信号时间宽度对方位估计结果的影响。随着SNR的增大、脉冲信号时间宽度的增加,方位估计方差减小。     

水声信号的非线性建模与预测方法

对水声信号尤其是混响干扰和背景噪声的预测和滤波,是水下目标信号检测的基础,在非平稳、非高斯、非线性水声信号处理中具有重要应用.本文利用最小二乘估计和Volterra级数理论,分别对水声信号建立预测模型并进行一步及多步预测,通过分析预测结果,选取最优预测参数.仿真结果表明,基于奇异值分解的Volterra级数模型的预测相对误差较最小二乘估计小一个数量级,预测结果更加逼近真实值.     

宽带距离-伸缩声成像实验研究

介绍了宽带距离一伸缩声成像研究的实验情况及各种理论分析的初步结果,对存在的问题及下一步研究方向提出了自己的看法。     

基于SαS的水声信号噪声统计分布建模

针对水声信号噪声统计分布难以准确描述的问题,在α稳定分布相关特性基础上,提出了一种基于对称α稳定分布(SαS)的水声信号噪声统计分布模型.首先结合水声信号噪声概率分布的特征,建立了用于描述水声信号噪声统计分布的SαS模型,再根据各种水声环境实际试验数据,对不同水声环境下特征指数α的取值范围进行了水池、湖试和海试试验统计.试验数据分析结果表明,SαS分布模型可用于水声噪声信号统计描述.     

基于正交小波变换的判决引导联合盲均衡算法

为了克服水声信道时变多途的影响和基于统计特性的线性均衡(LE)算法收敛后稳态误差大的缺点,提出了基于正交小波变换(OWT)的判决引导联合盲均衡算法(OWT-LE+DD).该算法将OWT理论引入,充分利用OWT良好的去相关性,加快了收敛速度,并采用软判决的方式与判决引导(DD)算法相结合,纠正信道引入的载波相位旋转,减小了稳态误差。水声信道的仿真结果,表明了算法的有效性。     

基于周期模糊函数的伪码调相与正弦调频复合引信信号参数提取技术

伪码调相与正弦调频（PRCPM-SFM)复合引信信号参数提取是实施引信欺骗性干扰的前提。针对噪声背景下的PRCPM-SFM复合引信信号,通过分析PRCPM-SFM复合引信信号的周期模糊函数,研究了利用周期模糊函数抑制噪声的机理,根据引信信号周期模糊函数的特点,设计了在模糊函数变换域的参数提取算法。仿真分析表明,该方法能有效提取出引信信号特征参数,具有较好的噪声抑制能力。     

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。