复杂海洋环境噪声下甚低频声信号检测方法

针对复杂海洋环境中的探测潜艇目标问题,开展复杂海洋环境噪声下的甚低频信号检测研究。采取更加符合实际的列维分布描述复杂海洋低频环境噪声,并基于对数矩法估计实测噪声的分布参数,为后续的系统参数选取提供先验知识;提出随机共振来检测复杂海洋环境噪声下的甚低频信号,分析列维噪声下的2阶随机共振方法;推导列维噪声下随机共振系统匹配参数,建立2阶双稳态匹配随机共振信号检测系统。仿真实验结果表明：2阶匹配随机共振检测器比传统相关检测器的检测性能优越很多;在虚警概率0.01条件下要使得检测概率达到0.9,比相关检测器所需输入信噪比降低10 dB. 通过外场湖中试验,验证了该系统对水下移动航行器产生甚低频声信号的有效检测。     

基于谐波集检测的飞行目标水下声探测算法研究

螺旋桨飞机以一定高度在水面上飞行时,其噪声谱中的线谱存在明显的谐波关系。随着噪声由空气入水的跨界传播以及水下传播环境的变化,谐波关系有减弱的趋势。针对此问题,提出了基于谐波集检测与最强谱线检测相结合的检测算法。该算法采用门限调节因子来自适应地调整检测门限,提高了远距离低信噪比情况下目标的探测性能,可以有效地在水下环境检测螺旋桨飞机。水下单水听器接收的实测信号检测结果表明,对于巡航速度为36 m/s的螺旋桨飞机,探测距离可以达到2.48 km.     

Statistics Modeling of Shallow Sea Ambient Noise and Its Applications in Low-frequency Line Spectrum Detection

The noise’s statistical characteristics are very important for signal detection.In this paper,the ambient noise statistical characteristics are investigated by using the recorded noise data in sea trials first,and the results show that the generalized Gaussian distribution is a suitable model for the ambient noise modeling.Thereafter,the optimal detector based on maximum likelihood ratio can be deduced,and the asymptotic detector is also derived under weak signal assumption.The detector’s performance is verified by using numerical simulation,and the results showthat the optimal and asymptotic detectors outperform the conventional correlation-integration system due to accuracy modeling of ambient noise.     

声自导鱼雷对抗宽带噪声干扰器技术研究

探讨了宽带噪声干扰器的干扰机理，研究了鱼雷对抗宽带噪声干扰器的技术方法，给出了试验结果。     

噪声干扰器最佳布放位置与深度研究

基于简正波理论,利用宽带信号的频域分解与合成求解噪声信号的传播问题。在给定的战场态势和海洋环境下,研究了噪声干扰器的对潜开角、对潜距离、布放深度参量对干扰效果的影响,得到了在远场条件下,噪声干扰器的布放深度对干扰效果的影响要大于其对潜距离的影响结论。而在之前的研究中深度参量的影响一直是被忽略的。在此基础上,通过进一步计算得到了噪声干扰器的最佳布放位置和深度。     

匹配场噪声抑制的稳健方法

由于拖船噪声是一种具有多途角扩展的宽带相干强干扰,拖船噪声抑制是拖线阵声呐系统中的关键技术之一。根据最优传感器阵列处理和匹配场处理的概念,提出两种稳健的匹配场噪声抑制方法：多约束匹配场噪声抑制和匹配场波束形成后噪声抑制。理论与仿真分析均表明,稳健的匹配场噪声抑制方法比常规波束形成器、最小方差无失真响应波束形成器、以及以往的匹配场噪声抑制方法具有更优越的性能。     

基于目标过零特性与能量特性的声引信检测方法

利用目标出现引起的噪声波形单位时间过零点数均值与宽带能量的变化,提出了一种信号联合检测方法,用于被动声引信的微弱信号检测,以提高信号的检测性能。实验结果表明,提出方法较单纯的过零检测方法使信号增强5～8 dB,而较宽带能量检测方法能抑制噪声4—7 dB,算法运算量较小,在水中声引信系统具有良好的应用前景。     

MVDR波束形成在噪声源识别中的应用

为了确定水下航行器主要辐射噪声源的特性,对各噪声源进行量化排序,本文研究了基于阵列信号处理的可应用于水下辐射噪声源识别的最小方差无畸变响应（MVDR）波束形成方法。使用16个水听器组成接收阵列并通过MVDR算法对采集数据进行解算,实现对各噪声源方位和能级的识别。仿真和试验均证明了该方法的正确性和有效性。     

火箭强声发生器互辐射阻抗对远场声压的影响

建立了2个阵元之间的互辐射阻抗的计算方法,并且将其应用到火箭强声发生器的六边形阵列中,从而得到阵列中不同同心圆上阵元的总辐射阻抗,它为自辐射阻抗与来自其他18个阵元的互辐射阻抗的和。互辐射阻抗的作用将使阵元的出口质点速度发生变化,进而影响单个阵元的出口声压和火箭强声发生器的远场声压级和方向图。     

加速旋转螺旋桨脉动噪声干扰特性及抑制方法研究

提取船舶螺旋桨的加速度特征,是声纳导引头和智能声引信探测与分类港口水域机动目标的可行途径。首先分析了匀加速旋转螺旋桨的空泡体积脉动辐射噪声、脉动力辐射噪声和连续谱噪声的水声信号特征,给出被动声纳接收信号模型。进而基于该信号模型,分析了在一定条件下提取螺旋桨加速特征时存在的干扰问题,从而提出了基于分数阶Fourier域滤波的干扰抑制算法及相应的螺旋桨加速度提取算法,并给出了算法的实现步骤。最后,通过对水洞试验数据的分析,验证了算法的合理性。     

仿鱼体柔性变形运动流噪声特性研究

鱼类游动具有低噪声、高效率等特点,鱼体摆动可抽象并表征为壁面的柔性变形运动。柔性变形将诱导产生复杂的涡系流场结构,其流噪声的形成机理及特性在很大程度上有别于常规问题。以美国国家航空咨询委员会开发的NACA0012翼型为研究对象,考虑流噪声计算的需求,建立可模拟柔性变形的数值模型。基于声类比理论获得其流噪声特性,揭示柔性变形对流噪声的影响机制,获得流噪声辐射场指向性。结果表明：柔性变形运动诱发的复杂涡系流场演变是流噪声的主要来源;不同方位下流噪声总声压级随距离的增加均呈衰减趋势;在柔性变形壁面正上方和正下方,辐射噪声达到极值,噪声指向与偶极子声源的辐射场特性最为相似。