舰船噪声包络谱分析

用希尔伯特变换求舰船噪声信号的包络谱，通过对实测舰船信号的分析，讨论了舰船信号包络谱和功率谱之间的关系。     

舰船辐射噪声动态特性建模与重构

在研究舰船辐射噪声特性的基础上,对其连续谱、调制包络、线谱、声源级及多普勒频偏进行了建模与仿真,连续谱采用FIR滤波方法仿真,调制包络由高斯脉冲串组成,对舰船辐射噪声随距离、速度、方位变化的动态特性进行模拟.通过仿真出来的信号进行功率谱分析,表明该仿真能较好地模拟舰船动态运动的噪声辐射声学特征.     

舰船辐射噪声线谱检测与分析磁

结合经典功率谱和DEMON谱分析各自的特点,对舰船辐射噪声线谱进行综合分析。基于周期图谱法进行舰船辐射噪声功率谱估计,通过线谱与连续谱分离、取除虚警及归并线谱,有效地对辐射噪声功率谱中的特征线谱进行了提取,并结合DEMON谱分析了舰船辐射噪声的调制效应和调制周期,获得诸如舰船螺旋桨转速、螺旋桨叶片数等不变的舰船物理特性,从而得到舰船辐射噪声线谱比较全面的特性,为舰船的识别和线谱辐射噪声的控制具有重要提供参考价值。     

基于小波解调-1(1/2)维谱的舰船辐射噪声调制特征提取

舰船辐射噪声的调制谱中含有大量舰船固有特征量,可用于估算舰船的航速以及进行目标分类与识别。本文提出一种基于小波解调与1(1/2)维谱的联合分析方法,利用Morlet小波的带通滤波能力以及其实部与虚部正交特性提供的信号解调功能,得到信号的尺度包络谱图,选取其中含有调制信息的小波分量,通过1(1/2)谱分析可以得到舰船轴频的基频及谐波信息。实验数据结果表明,该联合方法可以有效的提取舰船辐射噪声中的调制特征信息,具有广阔的应用前景。     

一种基于3/2维谱的水中目标调制信息提取方法

利用目标辐射噪声的调制信息可以实现对目标的高方位分辨。为了能够准确获取目标调制谱特征,提出了一种基于小波变换和多分辨率分析理论的辐射噪声调制信息提取方法。首先提取水下目标辐射噪声的调制包络信息,之后对动态调制包络进行3/2维谱分析,从而得到辐射噪声的谐波信息。最后对实测噪声数据进行了仿真研究,结果表明,该方法可以有效提取噪声中动态调制信息。     

一种基于3/2维谱的水中目标调制信息提取方法

利用目标辐射噪声的调制信息可以实现对目标的高方位分辨。为了能够准确获取目标调制谱特征,提出了一种基于小波变换和多分辨率分析理论的辐射噪声调制信息提取方法。首先提取水下目标辐射噪声的调制包络信息,之后对动态调制包络进行3/2维谱分析,从而得到辐射噪声的谐波信息。最后对实测噪声数据进行了仿真研究,结果表明,该方法可以有效提取噪声中动态调制信息。     

基于相关特性船舶辐射噪声DEMON谱信噪比增强算法

基于实测船舶辐射噪声信号的非均匀调制特性,通过时域延时和频域子带2种方式对同一船舶噪声信号进行不同DEMON谱函数的划分。定义不同DEMON谱函数间的平均相关系数和最优DEMON谱函数,提出一种基于不同DEMON谱函数的调制线谱与干扰的统计学相关特性差异来提高所得信号信噪比的算法。实验结果表明,该算法可以提高DEMON谱信噪比,有利于对目标的特征提取和分类识别。     

非线性信号检测在舰船目标识别中的应用

在对非线性舰船辐射噪声产生机理和其噪声谱组成分析的基础上,研究利用高阶谱分析方法检测舰船辐射噪声。首先分析舰船辐射噪声的噪声谱中的组成成分和特性,对不同噪声源与舰船噪声谱成分间关系特点进行研究,并建立舰船辐射噪声的仿真模型。然后,研究高阶谱理论及其在提取非线性信号特征时的应用;最后,通过对仿真生成的2种舰船辐射噪声应用本文算法实现检测与分类,结果证明该方法可行。     

舰船辐射噪声的非线性和确定性检验

为提取舰船目标辐射噪声非线性和混沌特征,实现对舰船目标的自动识别,首先需要对舰船辐射噪声时进行非线性检验和确定性检验。运用替代数据方法,选择合理的检验统计量,根据实验数据与替代数据之间峭度和自相关两个量的差异性,分析得出舰船辐射噪声信号有非线性成分。另外,对舰船辐射噪声时间序列作相空间重构,根据递归图中出现规则图案,定性分析出舰船辐射噪声信号具有确定性成分存在。该结论为下一步提取舰船辐射噪声非线性混沌特征奠定了理论基础。     

倒谱在舰船辐射噪声特征提取中的应用

舰船的辐射噪声是舰船在航行或运转过程中的一种自身属性.提取舰船辐射噪声的特征是对舰船自身属性的总结和归纳,有利于更深一步地了解舰船.同时,其特征可作为监测舰船性能的技术指标,对舰船的维护和保养有重要意义.倒谱是一种信号处理的分析方法,本文从倒谱的定义出发分析倒谱的应用范围,结合舰船辐射噪声的特点,在理论上论述了倒谱在舰船辐射噪声特征提取中的可行性及应用条件.然后,用仿真信号和实例信号对理论进行证明.     

船舶螺旋桨空化噪声非均匀调制特性及其应用

从螺旋桨空化噪声谱统计模型出发,分析研究螺旋桨空化噪声非均匀调制特性的机理和规律,并利用大量海上实录船舶噪声进行验证.从形成机理看,认为非均匀调制特性主要由船尾形状、螺旋桨结构以及船舶航行工况共同决定的尾流分布所导致,不同型号船舶的非均匀调制特性具有个体性;从舰船噪声信号能量谱看,调制的非均匀特性,主要受能量谱峰值频率的影响.最后基于船舶噪声的非均匀调制特性,提出一种基于多子带自适应加权的DEMON增强算法,并利用实际数据进行验证.     

水面舰船流噪声数值预报研究与应用

在梳理流噪声数值预报方法的基础上,采用流场大涡模拟（large eddy simulation,LES）和声学边界元（boundary element method,BEM）方法在频域内计算预报了船体流噪声谱曲线,求取了其等效声中心.LES计算时选用动力学Smagorinsky-Lilly（dynamic Smagorinsky-Lilly,DSM）亚格子应力模型,流噪声由船体壁面脉动压力和法向速度特性决定,声源节点和声节点变量传递采用一对一的守恒传递方式.结果表明：某型船在航速14 kn时,裸船体流噪声在20 Hz~2 kHz频段内总声源级为133dB;当计算有效频段扩展到20 kHz时,总声源级达143.3 dB.流噪声主要来源于兴波引起的涡量,且主要集中于100 Hz~10 kHz频段.球首尾流区和船体尾涡区对流噪声辐射量贡献明显,特别是球首尾流区,对全频段都有明显的贡献,为水面舰艇流噪声研究提供了一条新的途径.     

频域带限EBPSK信号正交性分析以及误码性能

随着通信系统的发展,频率资源严重不足与信息的高速可靠传输存在着日益突出的矛盾,因此高效频谱利用率的数据传输技术已成为当代通信系统追求的目标。超窄带通信技术是一种可以提供极高频谱利用率的技术,而扩展的二进制移相键控（EBPSK）正是一种重要的带通型超窄带调制技术,其采用跳变相位和跳变持续时间两个调制因素改变已调波形,是一种具有高能量利用率的新型超窄带调制技术。由于能量高度集中在中心频率周围,理论上可实现超窄带通信。研究了已调信号之间的相关性,并根据信号功率谱密度不同衰减所对应的信号衰减带宽,仿真了带限信号之间的相关系数和不同带限信号的误码率,分析了EBPSK带限信号波形样本的相关性以及误码性能。     

基于支持向量机和辐射噪声的舰船目标识别

分类器的构造和特征量的提取是目标识别的两个基本问题。鉴于舰船辐射噪声反映了同种舰船的特征，以及以支持向量机为核心的统计学习理论具有具有较好地解决小样本、非线性问题的能力，提出了一种新的识别方法，首先利用子波变换和多分辨分解算法对舰船目标的辐射噪声进行分解，得到目标的线谱和调制谱特征，然后使用支持向量机构造分类器，进行目标识别。实验表明，这种方法是可行的，且有较好的识别精度和较强的泛化性能。     

舰船辐射噪声非线性频谱特征提取与应用

舰船辐射噪声分类识别一直是被动声呐面临的难题,提取舰船辐射噪声的频谱特征来实现分类识别是一种常用的方法。基于舰船辐射噪声频谱特征主要聚于低频段的特点,按照稀疏分解的原理,通过构造完备的非线性频谱字典,提出了一种舰船辐射噪声非线性频谱特征提取方法。对海上实录的多种型号和多种工况的大量噪声样本进行了特征提取,采用最近邻分类器对辐射噪声样本进行了分类识别实验,结果表明,非线性频谱特征的正确分类识别概率高于线性频谱特征的正确分类识别概率。     

船舶结构运行模态参数辨识研究

运行模态分析是仅基于结构运行状态下的响应来提取结构模态参数的一种方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程所受激励十分复杂,不能简单地假设为白噪声激励,由主机和螺旋桨等产生的确定频率激励同样存在。因此,航行中船舶所受激励可以假设为白噪声和简谐激励同时存在。进一步讨论了运行模态技术在船舶结构振动分析中应用的可行性和前景。研究使用带阻数字滤波技术滤除激励中的简谐成分来提高结构真实模态的辨识精度。讨论了自互功率谱密度法,并研究使用此方法提取同时受白噪声和简谐激励作用的简支梁的模态参数。实验结果表明该方法能够较准确地识别出同时受白噪声和简谐激励的结构模态参数。这对于分析航行中船舶有害振动结构的模态特征,并实施有效的减振优化措施具有很广泛的实际意义。     

舰船辐射噪声的混沌特性检验

为提取舰船目标辐射噪声混沌特征,实现对舰船目标的自动识别,首先需要对舰船辐射噪声的混沌特性进行检验。采用一种改进的Lyapunov指数谱估计方法,计算其最大Lyapunov指数是否大于零,以及所有的Lyapunov指数之和是否小于零来判定噪声时间序列是否具有混沌特性。采用三类舰船目标辐射噪声作仿真计算,仿真结果表明三类舰船辐射噪声都具有一定的混沌特性,该结论为下一步基于混沌预测的目标检测以及提取舰船辐射噪声非线性混沌特征等工作奠定了理论基础。     

基于两级自适应线谱增强器的舰船辐射噪声线谱检测

舰船辐射噪声中的线谱成分能表征舰船的本质特征,是舰船目标识别中的主要特征矢量.因此,舰船辐射噪声线谱的准确检测在目标识别中具有十分重要的意义.针对海洋环境噪声中舰船辐射噪声线谱检测问题,提出了两级自适应线谱增强器(adaptive line enhancement,ALE)检测方法.该方法在原一级ALE检测方法的基础上,将原信号延时信号与一级ALE误差信号相减后作为第2级ALE的输入再进行1次ALE.该方法较一级ALE在输入信号信噪比较低时能准确地将线谱从宽带背景噪声中分离出来.仿真和实验结果表明该方法的有效性和准确性.     

螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。     

基于源数估计的船舶振源盲识别研究

针对船舶等复杂设备的多传感器监测与诊断过程中振动源识别,提出一种基于源数估计的船舶振源盲识别方法。该方法首先采用盖尔圆理论确定系统振动源数目,运用信号盲源分离算法提取相对独立的主要源信号,进而运用所提出的谱相关系数分析方法确定所提取信号来自哪个设备。仿真分析与实际的某船舶的模型振动实验均证实该方法的有效性。