浅水舰船地震波场的实验研究

根据声传播在浅海多次海底-海面反射的传播规律，以及海底切变波效应对浅海声传播的影响，分析了舰船地震波场的形成机理和理论传播模型，并通过对舰船地震波场的实验测量方法的讨论和具体实验数据的分析，研究了舰船地震波场的传播特性和频谱特性。     

浅海声信道中的声纳脉冲传播多途效应

多途效应是水声信号传播的重要现象,对声纳信号的检测与参数估计有较大影响;利用简正波理论,对声纳脉冲在浅海传播过程中的多途效应进行理论分析,结合信号处理理论,给出了接收信号波形计算方法,仿真计算了浅海等温层、负梯度以及负跃层3种典型传播条件下的信道频率响应函数和声纳脉冲信号波形,分析了声速剖面类型、收发深度、接收距离以及海底底质等因素对脉冲声传播多途效应的影响。     

多孔介质水平分层海底低频地震波的数值模拟

舰船低频辐射噪声在海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为获取浅海厚沉积层环境下舰船地震波的传播特性,基于多孔介质波动理论建立海底地震波的三维交错网格有限差分算法,对多孔介质海底低频声源激励的海底地震波进行数值计算。计算结果表明：近场范围内,多孔介质海底地震波的波动成分主要有透射快纵波、透射横波、透射慢纵波和海底界面波;对于远场地震波而言,海水层的波导效应逐渐表现出来,海底地震波的波动成分主要是沿水平方向传播的简正波和海底界面波。     

弱信号自适应检测技术研究

低信噪比条件下的微弱信号检测是一个重要的技术问题。文中提出在低信噪比条件下用自适应权向量法来提高微弱信号的检测概率，具有较宽的适用范围。文中结合水雷磁引信的要求，用该方法检测舰船磁场引起地磁场模值的变化。仿真和实船数据处理表明应用该方法效果显著。     

相关证据下的水中目标识别方法研究

研究了基于现代信号处理技术的舰船辐射噪声信号特征提取，提出了基于欧氏距离特征标准化的算法和基本概率赋值的获取方法，给出了相关证据下的信息融合规则。通过对大量实船噪声样本进行实验分析表明，该方法可以提高对水中目标识别分类结果。     

舰船轴频电场信号特征提取与检测方法

为了能够在低信噪比的条件下提高目标的检测概率,降低目标的虚警概率,提出了一种舰船轴频电场信号特征提取与检测方法。根据舰船螺旋桨转速与轴频对应关系确定了特征频段,将该频段平均功率谱值作为特征量。根据环境的变化,设置了具有自适应功能的动态阈值。通过设定较小的阈值因子,放宽对疑似目标点的判决条件。在特征频段内对信号进行线谱检测,剔除掉连续谱以及不符合线谱条件的频率点。最终经过线谱倍频判断和稳定性判断确认目标是否存在。对实船轴频电场信号进行了特征提取和检测,在不同信噪比的条件下均成功检测到了目标。     

水中气枪声源激发的地震波场波动成分及其能量占比特性

为分析水中声源激发的海底地震波场波动成分组成及其能量占比特性,开展了理论推导、数值仿真与试验研究.基于高阶交错网格有限差分法对分层浅海模型中声源激发的海底地震波场进行数值模拟仿真,理清海底地震波场波系及其组成成分;采用τ-p法对仿真的海底地震波场波动成分进行分离,分析不同海底底质条件下气枪声源激发的地声波动成分能量及其...     

舰船地震波场数据采集系统

设计了基于MSP430F149单片机和Flash存储器的地震波场数据采集系统,解决了水中目标信号测量中的低噪声、低功耗、智能自动运行及大容量存储等关键技术.海上试验结果表明了舰船地震波场的存在和可观测性,并可通过地震波场实现目标检测与识别.     

舰船地震波传播机理及其在水雷引信中的应用研究

为了给舰船地震波在水雷引信中的应用提供理论依据,基于波动理论推导了两层半无限海洋环境中舰船地震波的激发机理和质点的运动规律,获取了舰船地震波的传播特性。理论分析结果表明：舰船地震波的波动成分有Scholte波和简正波,都存在低频截止和频散现象,当频率增加到一定值后,频散现象消失,且质点的运动轨迹为椭圆;Scholte波的质点振幅离开海底迅速衰减,其能量主要集中在一个波长深度内,并且其横向衰减慢。应用高阶交错网格有限差分法数值模拟了舰船地震波的传播过程,给出了场量的波场快照和时域波形,数值模拟结果验证了理论推导结论。开展了湖试试验,给出了湖底地震波信号的时频分布特性,分析了舰船地震波作为水雷引信接收物理场的可行性。     

基于宽带MUSIC算法的舰船体积目标识别

窄带阵列信号处理算法不能识别真实舰船和声模拟器,基于某水下武器的作用距离和舰船尺度是可比拟的分析。在对单矢量水听器输出信号阵列建模的基础上,建立了频率分段宽带MUSIC算法,应用于舰船目标信号波达方位估计,来对舰船体积目标进行识别。仿真和实测数据计算结果验证了其可行性。     

舰船做为体积声源的源强度谱纵向分布特性

在近程声探测条件下，舰船应被视为体积声源，而非点声源。建议用舰船的噪声源强度谱纵向分布特性描述舰船辐射噪声能量沿舰船纵向及频域的二维分布，探讨船船不同部位辐射噪声的源强度和功率谱特征，籍助对舰船噪声通过对特性信号的时频分析，得到了若干典型舰船的噪声源强度谱纵向分布特性，结果证明，在正常巡航速度时，沿舰船首尾方向分布着三个具有明显功率谱特点的声辐射部位，即推进器部位一，主机部位和辅机部位，这个结论称为正常巡航速度时舰船噪声的“三亮点”模型，简明讨论了在低航速和很高航速时舰船噪声源强度谱纵向分布特性的变化。     

舰船辐射噪声波形重构研究

舰船辐射噪声作为舰船的重要特性,其物理仿真实现对武器和声纳样机的物理检测及评估都具有实际工程价值。该文研究了舰船辐射噪声波形重构的3个问题。依据线性系统理论,给出了在通用计算机上产生同时具有规定振幅概率分布和功率谱的随机时间序列的方法。该算法的突出优点是,可以连续产生模拟噪声,使用该算法可以便利地校正由发射换能器频率响应引起的失真。其次,讨论了接收换能器的等效电特性,以便构成一个可覆盖宽频带（3 Hz～20 kHz）的声电换能器模拟系统。仿真结果表明,利用耦合腔、振动液柱和消声水池能够对目标探测系统进行物理模拟试验,能够产生模拟实船噪声的声信号及实船通过时的通过特性,本文研究旨在为水声接收机的性能模拟研究提供依据。     

舰船噪声通过特性过零数特征的分析与应用

在正常巡航条件下，舰船沿纵向分布着三个具有不同功率谱特征的声辐射部位。通常，目标舰船距离观测点很远时，舰船可被视为一个点声源，但舰船距离观测点很近时，就不能再被视为点声源，而应被视为体积目标更为合理。分析了舰船做为体积目标时辐射噪声功率谱的纵向特性，利用舰船辐射噪声波形的过零点数分布，构造了舰船噪声通过特性的过零数特征矢量，为舰船目标识别分类研究提供了一种新的特征量，并应用BP网络做了分类实验，实验证明：过零特征可以作为水中目标识别的重要依据，是一种有效的分类方法。     

基于信号小波系数层间关系的线谱信号去噪研究

舰船辐射声中的低频线谱是舰船的一个重要特征量,对声引信的信号检测、识别与分类具有重要的作用。随着现代舰船,特别是潜艇声辐射能量迅速降低和海洋环境噪声级逐年增加,利用舰船噪声中线谱信号对目标的发现距离正在减小。本文利用双树复解析小波变换( DT-CWT)对海洋环境噪声和舰船噪声线谱信号进行小波分解,并对小波系数的层间联合分布进行分析,建立了海洋环境噪声和线谱信号的小波系数的层间联合分布的数学模型,并推导出最大后验概率估计子(MAP)的解析表达式,用于去除噪声干扰,检测淹没在海洋噪声背景中的舰船噪声线谱信号。对实测舰船噪声信号和海洋环境噪声的分析表明,所提出的算法能够明显减弱连续谱干扰成分,捉高舰船噪声中线谱信号的检测效果。     

舰船辐射噪声功率谱特征提取方法研究

基于分段最小二乘曲线拟合方法,提出了一种的提取舰船噪声信号功率谱中线谱特征的新方法,通过一种新的坐标变换,用最小二乘曲线拟合方法精确提取了连续谱特征,将连续谱特征和线谱特征组合得到了舰船噪声的功率谱特征。利用BP神经网络对海上实录的两类目标噪声进行了分类识别,实验证明了方法的有效性,识别率达到90%以上,分类效果很好。     

基于1(1)/(2)维谱的舰船辐射噪声低频线谱成分提取

分析了1(1)/(2)维谱具有的几个特殊性质,即抑制高斯噪声和对称分布噪声;加强信号的基频分量以及剔除非耦合相位的谐波分量.通过计算实际舰船噪声的1(1)/(2)维谱,并利用它所具有的特征参数,对舰船信号进行了分类与识别,达到了较好的识别效果, 为进一步开展水下目标探测与识别研究打下了良好基础.     

舰船螺旋桨空化噪声建模与仿真研究

为了解决螺旋桨空化噪声的连续谱及其调制谱特性的建模与仿真问题,在对空化噪声 连续谱理论研究和实验分析的基础上,依据各空泡的崩溃时刻的随机性和准周期性及其辐射噪声 的波形结构,分4 种情况分别对各空泡辐射噪声的合成功率谱进行了理论分析,并进行了仿真验 证,提出了空化噪声连续谱的时域蒙特卡罗仿真模型;结合螺旋桨空化噪声时变特性的物理机理, 提出了螺旋桨空化噪声调制波形仿真算法。理论分析和仿真结果表明,螺旋桨空化噪声调制特性 频域不均匀性本质是空化噪声连续谱形状的不稳定性造成的。     

加速旋转螺旋桨噪声测试水洞试验研究

为了获取船舶螺旋桨在加速旋转状态下辐射噪声与螺旋桨转速之间的关系,在国际标准的大型循环水洞开展了加速旋转螺旋桨噪声测试试验研究。首先以水洞试验相似准则为约束,分析了在进行模型桨模拟实桨加速过程的噪声测试时需要满足的试验条件,提出了相应的试验工况设计方法。并且,提出了一种从螺旋桨动力仪输出的脉冲信号中获取螺旋桨转速参考值的方法,避免了在加速时脉冲重复周期不断变化给测量精度带来的影响。最后基于Radon变换分析了实测的螺旋桨噪声数据,分析结果表明,试验数据蕴含了螺旋桨转速变化的信息,有助于进一步进行加速旋转螺旋桨辐射噪声信号特性及分析方法的研究。