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.     

一种舰船辐射噪声线谱简易生成方法研究

为得到逼真的舰船辐射噪声线谱仿真数据,需要在低信噪比情况下对实测噪声数据作谱估计,从而准确提取舰船辐射噪声线谱成分,再采用相应数字信号处理方法重构舰船辐射噪声线谱信号。本文提出一种简易重构方法,即根据特征线谱生成线谱所在频段频谱信号,将其它频段置零,进而在时域重构线谱信号。仿真结果表明,该方法能够很容易地重构舰船辐射噪声线谱信号,与特定幅频响应的连续谱信号一起重构的舰船辐射噪声信号,其结果可作为半实物仿真试验信号源。     

自适应谱线增强在舰船辐射噪声线谱检测中的应用

舰船辐射噪声线谱成分包含有大量的舰船特征信息,提取这些线谱成分对于水下目标的识别和研究具有十分重要的意义.为了有效地将舰船辐射噪声特征线谱从宽带背景噪声中分离出来,提出了运用自适应谱线增强理论对舰船辐射噪声信号进行研究.利用最小均方LMS自适应算法,构造出自适应谱线增强器,从理论上对该增强器的原理进行了分析,并利用该增强器对2种船型的辐射噪声实测数据进行了处理.结果表明,该增强器对线谱信号有增强作用,对背景噪声有较好的抑制作用,十分有利于辐射噪声特征线谱的提取.     

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。     

舰船辐射噪声模拟技术实现方法研究

为得到逼真的舰船辐射噪声的仿真数据,可通过对典型实测噪声结果数据进行分析,根据特征线谱生成线谱所在频段频谱信号,将其它频段置零,进而在时域重构线谱信号,再利用窗函数法设计出一个具有与其连续谱特性相一致的特定幅频响应的FIR滤波器,在时域重构连续谱信号,从而实现舰船辐射噪声信号重构.仿真结果表明,该方法能够较真实地重构舰船辐射噪声,其结果可作为半实物仿真试验信号源.     

基于少量测点的水下辐射噪声评估模型

文章针对复杂结构的水下辐射噪声实时评估问题,提出了一套基于工况传递路径法的线谱条件下理论模型,在确保辐射噪声评估准确性的同时,减少了传感器的使用数量。模型与工况分类相结合,提高了辐射噪声的评估精度。之后对该模型进行了数值仿真和湖上试验验证,结果表明,提出的模型简单有效。频段辐射噪声评估误差小于2 dB,多数线谱峰值频率处误差小于2.5 dB。该研究对船舶噪声评估具有参考意义。     

1(1/2)维谱在舰船辐射噪声线谱提取中的应用

舰船辐射噪声的线谱成分包含有大量的舰船特征信息,是被动声呐识别目标和估计目标速度的依据。本文对1(1/2)维谱的抑制高斯噪声、增强信号基频分量和剔除非耦合相位的谐波分量等特性进行仿真,通过对2种船型的舰船辐射噪声实测数据进行处理,得出结论,1(1/2)维谱对线谱基频具有增强作用,并且能够有效地抑制高斯背景噪声,相比于传统的功率谱方法,1(1/2)维谱更有利于舰船辐射噪声线谱的提取。     

NEMS矢量水听器的海上实验研究

NEMS矢量水听器是可以接收来自水下二维空间声音信号的一种新型仿生结构。在室内研究的基础上进行海上实验,对单个NEMS矢量水听器采集的船辐射噪声进行处理。结果表明,单个NEMS矢量水听器能够在真实的海洋环境中对运动的目标进行航迹跟踪;利用CZT方法能够对海上运动目标进行特征线谱分析,提高了在局部频段内的分辨能力,频率分辨力可达0.32 Hz。     

舰船辐射噪声模拟器设计

文章首先分析了舰船辐射噪声的频谱特性和声学特征,给出了线谱和连续谱的合成方法,随后从工作原理、硬件结构和软件流程三个方面介绍了模拟器的设计。该模拟器具有结构简单、可靠性高的优点,能够逼真模拟船辐射噪声的线谱和连续谱信号,可用于在水声装备的研制、仿真和试验。     

多个线谱噪声的局部区域有源消声

噪声主动控制技术是近年研究的一个热点问题,它克服了被动降噪技术设备庞大、笨重、造价高等缺点,尤其对低频噪声具有良好的控制效果,展现出巨大的商业价值。本文在对有源消声进行理论分析的基础上,提出在局部空间实现多个线谱主动控制的方法,并研究消声区域的分布特点。同时,基于该方法进行船舶辐射噪声线谱主动控制的仿真,结果表明线谱控制效果良好,从而验证该方法的有效性和可行性。     

基于四阶累量对角切片谱的线谱估计方法

研究了一种基于信号四阶累量对角切片谱的时频分布图的水中目标辐射噪声的线谱估计方法。分析了四阶累量对角切片谱具有的性质,即抑制高斯噪声和对称分布噪声;与功率谱具有相似的谱结构。介绍了Lofar处理的特点和Lofar谱图的计算步骤。结合Lo-far谱图和四阶累量对角切片谱的各自特点,提出了四阶累量对角切片谱图的处理方法。再利用图形学中的Radon变换,将谱图中的直线转换成Radon域中的峰值。得到峰值坐标后,可以计算谱图中的线谱频率等参数。仿真实例表明,该方法效果明显。     

基于神经网络/模糊逻辑系统的混合式特征提取器

特征提取是水声目标分类的关键环节之一，用以获取各类目标的一些可鉴别性特征。螺旋桨轴频、叶率和叶片数是目标的本质性、鉴别性特征，是分类的重要线索。本文提出了一个基于神经网络／模糊逻辑系统的混合式特征提取器，先利用侧抑制神经网络从目标辐射噪声的包络谱中提取线谱序列，再利用模糊逻辑系统从线谱序列中提取出螺旋桨轴频、叶率和叶片数。对目标数据的分析表明：该特征提取器能够为目标分类提取有效的鉴别性特征。     

基于四阶累量的三次相位耦合特性分析

应用四阶累量分析三次相位耦合于舰船辐射噪声的特性提取。首先给出了四阶累量的一种特殊定义,然后分析其对角切片的傅立叶变换（２１／２）维谱）在提取三次相位耦合特征方面的优良特性,最后将此方法应用于实际舰船辐射噪声的特征分析。结果表明：利用该方法分析三次相位耦合,具有运算量小、计算速度快的特点和良好的抗噪性。实际舰船辐射数据分析表明该方法可用于不同类型舰船的分类识别。     

基于单水听器的移动声源运动参数估计

文章基于水声信道的多途结构,提出了一种利用舰船辐射噪声的单水听器声源运动参数估计方法。首先分析了自相关和倒谱多途时延估计方法,并针对传播水槽实验中随声源与单水听器距离增加自相关和倒谱时延峰信干比降低的问题,提出了基于自相关和倒谱的联合估计方法,提高了多途时延估计的稳健性;其次针对如何利用估计出的D-SR时延差这唯一信息进行运动参数估计的问题,通过逐步分析说明了径向匀速直线移动声源的运动参数估计问题可以在卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)框架下进行求解;最后应用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和迭代扩展卡尔曼滤波(iterated extended Kalman filter,IEKF)对水槽实验数据进行处理,所得结果表明:EKF和IEKF都能利用D-SR时延差信息估计出移动声源的距离、深度和速度,并且IEKF比EKF的跟踪效果更好,证明了方法的正确性和有效性。     

未知参数的舰船辐射噪声线谱Duffing振子检测方法

当被动声呐探测舰船目标时,舰船辐射噪声中的线谱成分是舰船分类识别及航行状态监测的特征参量,通常情况下线谱的频率及数量是未知的。针对现有未知频率的Duffing振子检测方法存在系统结构复杂,判别时间长,需要人为参与等问题,本文构造了变参数单一Duffing振子检测模型,并提出了变频频率切片小波变换的Duffing振子检测方法。该方法通过设置合理的频率灵敏度参数自动地调整系统内置策动力频率值,利用频率切片小波变换提升系统抗噪性能,结合Poincare映射特征函数的系统相态定量判决方法,变频搜索待测信号中的线谱分量。在实测数据的分析处理中,对不同观测时间内的数据进行检测,实现了线谱成分的检测跟踪与频率估计,并根据时间轨迹上的频率识别信息确定存在的稳定线谱成分。数据处理结果表明,该方法能够实现低信噪比下参数未知线谱的检测与频率估计。     

基于高阶谱的舰船噪声特征提取与实验

利用高阶谱对舰船辐射噪声进行了分析,着重研究了采用双谱分析的方法提取舰船噪声特征,给出了维谱特征提取的算法,提取了9维的特征向量并利用神经网络进行了训练与识别.实验表明,该方法对舰船辐射噪声信号具有很好的分类效果.     

舰艇螺旋桨水下噪声预测

螺旋桨空化噪声是舰艇最主要的辐射噪声源。文章分析了螺旋桨噪声平坡形谱曲线的特点,给出源声级谱级曲线的衰减指数值,分析了特征频率和峰值谱级的影响因素。由螺旋桨空化状态下两个特征航速对应的部分频段内的噪声谱级计算式拟合得到水面舰船螺旋桨空化后任意可达航速下的噪声谱曲线。结合叶梢周向速度一定时特征频率处谱级与螺旋桨直径的函数关系和频率一定时叶梢周向速度变化引起的特征频率处谱级变化量,得到潜艇螺旋桨无空化状态下特征频率处谱级,在空化状态下,还需要加上螺旋桨进入尖锐谱峰区和转速进一步升高引起的声级增加量,从而得到了潜艇在任意航态下整个频带内螺旋桨噪声谱级的计算式。利用已有数据对计算式进行了检验,计算声级误差小于4dB。计算中用到的叶梢初生空泡数和判定是否出现窄带调噪声要通过空泡筒试验确定。     

应用多抽头谱估计和小波变换的宽带频谱感知方法

宽带频谱感知是认知无线电的一项关键技术.论文研究了应用多抽头谱估计和小波变换的宽带频谱感知方法,对该方法性能进行了仿真分析.结果表明,多抽头谱估计要优于周期图谱估计,应用多抽头谱估计和多尺度小波积能够准确找到主用户信号频率边界,从而得到频谱空穴.     

水下运动目标动态谱特征提取与增强的现状与展望

介绍了国内外关于水下运动目标动态谱特征提取与增强的相关函数与功率谱方法、自适应谱线增强方法、小波变换方法、基于神经网络的方法、混沌动力学与分形理论、高阶统计量方法等主要方法及研究成果,分析了各种方法的主要缺陷,指出了在所有方法中用高阶统计量方法提取与增强运动目标动态谱特征是最值得深入研究的课题。