混沌方法在舰船辐射噪声分析中的应用研究

为了检测舰船辐射噪声中的非线性特征，本文采用混沌、分形理论从信号产生的机理、相空间轨迹、分形维数和Lyapunov指数等4个方面着重研究了舰船辐射噪声的混沌现象。研究结果表明舰船辐射噪声信号中确实存在混沌现象，且不同类别的信号具有不同的非线性特征，该结果将为水声信号处理、水下目标检测和识别提供新的理论方法。     

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。     

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。     

基于递归图理论的舰船辐射噪声的特征量分析

水下目标特征值提取技术一直是研究船舶辐射噪声及水下目标识别的主要方式。舰船辐射噪声是一种非线性时变时序,一般利用非线性系统的状态迁移来描述并构建空间投影。递归图理论是一种混沌特质分析方法,利用信息特征熵概念来研究船舶辐射噪声关联维度。本文研究了船舶噪声辐射噪声空间的特征值及特征向量,给出了基于递归图理论的混沌特征量的维度计算方法,确定了辐射噪声空间矩阵的递归率和信息特征熵,最后进行了仿真。     

混沌理论研究及其在舰船目标识别中的应用

为有效提取舰船目标的特征,进行舰船目标自动识别.以混沌理论为基础,研究了混沌的定义和基本特征,从混沌系统运动特征中,以实际采集的舰船辐射噪声为研究对象,找出对舰船目标识别有效利用的关联维数这一混沌特征量,对其提取算法进行研究和仿真.通过对各类舰船辐射噪声的关联维数的提取仿真实验表明,关联维数这一混沌特征量能有效对各类舰船进行分类识别,从而对水中兵器的制导系统及目标识别系统设计具有一定的借鉴意义.     

基于贝叶斯的舰船辐射噪声特征识别方法

针对舰船辐射噪声特征存在非线性、非平稳的时变特点,导致特征识别难度较高的问题,本文提出一种基于贝叶斯的舰船辐射噪声特征识别方法。利用Dopplerlet变换方法,选取高斯函数作为基函数,变换舰船辐射声场信号。利用VMD算法获取搜寻约束变分模型的最优解,将完成变换的舰船辐射信号,分解为多个IMF分量,提取舰船辐射噪声特征。利用所提取的舰船辐射噪声特征构建特征样本集,通过贝叶斯网络计算样本集内各样本的状态概率,识别舰船辐射噪声特征。结果表明,该方法有效识别水面舰船、水下低速运动舰船等不同类型舰船的辐射噪声,适用于舰船目标识别应用中。     

混沌理论在船舶辐射噪声特征提取中的应用

随着海洋开发的深入,水声信号处理是水下目标识别的基础,由于目标辐射噪声的干扰,识别的精度会降低。船舶辐射噪声特征值提取是水声信号处理的重要组成。水下目标物辐射噪声是一个非线性信号,随着时间延长,传播行为随机性越来越强。混沌理论是研究非线性随机信号的重要理论,本文在研究船舶辐射噪声非线性特性及混沌理论的基础上,利用非线性多空间重构技术对辐射噪声特性进行提取,最后对水下目标噪声实测数据进行仿真。     

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.     

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.