信号多普勒的仿真模拟与测试方法

提出实验室条件下生成信号多普勒效应的2种方法,一种是基于Matlab环境的仿真重构方法,另一种是基于计算机对接的传输模拟方法。给出了信号多普勒时域和频域的数学表述,在定量分析白噪声信号多普勒容限特性的基础上,对信号仿真模拟进行了测试验证。结果表明,实验室静态测试与理论分析一致,海上动态测试进一步证实了这一结论。     

基于频域搜索的梳状谱信号检测方法

由于梳状谱信号多普勒容限较小,利用常规的匹配/相关检测方法进行检测时,需要较大数量的拷贝信号与计算量。针对这一问题,本文提出一种基于频域搜索的梳状谱信号检测算法。通过利用梳状谱信号频域多峰结构的特点,根据信号的先验信息计算出不同径向速度下回波信号的频点分布,对接收的信号在频域进行搜索累计的方法同时实现信号的检测与速度估计。仿真分析证明了本文算法的有效性。     

潜艇水声对抗系统中的鱼雷报警问题

本文分析了鱼雷运动辐射噪声和鱼雷运动所具有的特征，采用新的谱估计方法和时－频谱的多普勒分析技术，对鱼雷目标被动识别问题进行了探讨，提出了以模糊模式识别理论为基础的目标识别方法。在由接收信号的特征信息所构造的论域上，建立相应的隶属函数，依据最大隶属度原则，来识别判决鱼雷目标。文中还就鱼雷报警系统中的作用距离进行了理论分析和估计。     

喷射航行体辐射噪声机理分析

喷射航行体具有很高的速度,其辐射噪声主要含结构振动噪声和气泡脉动噪声。实测信号分析表明,低频分量基本无多普勒效应,以气泡脉动噪声为主;高频分量的空间位移速度大,以推进器壳体振动噪声为主。两类噪声对信号处理产生不同影响,表现在目标深度测量时效果各异,以气泡噪声的平滑效果为佳。     

基于频域特征的水下高速目标瞬态信号检测

水下高速目标出管瞬态信号低频特征明显。介绍了Power-Law瞬态信号检测器,针对水下高速目标的出管噪声特点,提出了基于频域特征的瞬态信号检测方法。若中高频部分能量变化明显,直接判断为非水下高速目标。利用该方法对鲸鱼的鸣叫声和实测某水下高速目标出管噪声进行了信号检测,结果表明该方法可有效对水下高速目标出管噪声进行检测,并在一定程度上降低了虚警概率。     

分布式互相关被动定位模型与实验

研究长基线分布式阵元的互相关被动定位问题,提出了常规双曲面交汇定位模型和双曲面迭代搜索定位模型。浅海实验证实了窄带信号的空间相关半径至少可达3 000～4 000 m,信道建模仿真表明,分布式互相关可能因冲激响应各异而发生相关峰分裂并导致相关损失,但浅海实验的测试情况较为理想。给出了目标机动与积分时间容限的理论公式。浅海低速目标实验表明,上述2种定位模型均能稳健实现航迹跟踪。     

基于双曲调频信号的水声通信帧同步方法

水声通信中收发两端的相对运动会引起多普勒效应,严重的多普勒效应将极大地影响通信系统性能。针对多普勒效应对水声通信信号的影响问题,利用双曲调频信号对多普勒频移的不敏感性,提出了一种基于时域叠加上扫频和下扫频双曲调频信号作为前导信号的水声通信帧同步方法。通过接收端配置2个并行相关器对带有前导信号的接收信号进行匹配滤波,并根据2个相关峰的偏移时延差实现精确的多普勒因子估计,利用线性插值方法进行重采样,减弱多普勒效应对水声通信性能的影响。仿真结果表明,在实测多途信道条件下,该方法可以实现多普勒因子精确估计,有效提高收发端相对高速运动条件下的水声通信性能。     

基于互谱无功分量补偿的水面水下目标分辨

针对水面水下目标分辨的问题,可从波导中不同布放深度的2个接收水听器的声压互谱的正负判决来分辨水面水下目标。但如果2个接收水听器的位置选择不当,正负判决的临界深度会随着声源与接收之间的距离变化而起伏变化,从而对结果产生干扰。本文从简正波模型出发,分析声压互谱的有功分量和无功分量与目标深度的关系,提出用无功分量来对有功分量进行补偿,能得到不随距离变化而起伏变化的临界深度,从而提升水面水下目标分辨的正确率。本文进行的抗噪声分析说明,将本文方法应用于垂直阵在噪声干扰下仍能得到较好结果。理论分析和仿真结果都验证了本文方法的正确性。     

提高动目标检测能力的雷达编码信号优选方法

雷达编码信号因有较高的距离和速度分辨率而具有广泛的应用前景，但其固有的缺陷-多普勒敏感性却制约了在雷达中的使用。实际雷达系统中通常选取自相关函数主副比大的信号，而部分主副比大的信号由于多普勒效应影响了雷达对运动目标的检测性能。结合实际应用，提出一种提高动目标检测能力的雷达编码信号优选方法，给出仿真结果。     

基于微多普勒效应的运动船舶目标分类研究

基于雷达的舰船目标识别技术具有重要的应用,包括海上交通的管理与监控、舰船运动目标的识别、敌方舰船侦察等,在雷达系统的运行过程中,地面杂波信号、气象杂波信号等干扰信号会降低雷达系统的精度,导致水面舰船目标识别出现误差等问题。微多普勒效应是指激光雷达发生二次散射时,运动目标产生位移时目标的雷达回波频率会发生改变,利用微多普勒效应可以显著提高雷达系统的精度,提高海上舰船目标的识别与分类水平。本文首先介绍了微多普勒效应的原理,然后对水面监控雷达系统进行详细研究,最后开发了基于微多普勒效应的海上运动船舶目标识别与分类系统。     

基于GPS信号多普勒补偿的空中目标探测方法

针对现代雷达面临的恶劣战场环境,提出了基于GPS反射信号处理的空中目标探测方法。介绍了一种基于分组信号FFT处理的多普勒补偿算法,抑制了目标多普勒频移对GPS信号自相关性能的破坏。对FFT处理后信号进行不同的多普勒模糊度修正,然后对修正结果脉压后取大,消除了多普勒测量模糊,实现了对目标速度的准确测量。仿真表明：在多普勒完全补偿的情况下,该方法可获得40Hz的多普勒测量精度和良好的信号处理增益,扩展了多普勒测量范围和精度,能够实现空中目标探测。     

水中目标回波脉冲包络起伏特征研究

水中目标散射声信号中蕴含了目标外形、结构、材质等物理属性信息,如何表征和提取这些属性信息一直是水中目标散射声信号分类与识别研究关注的焦点之一。为此,文章提出并研究了与水中目标属性信息相关联的散射声信号包络起伏特征,分析了该特征与目标外形、结构等物理属性间的内在关联及其形成机理,建立了相应的特征表征模型,并开展了理论仿真分析和模型实验验证研究。研究结果表明:体目标回波的脉冲包络起伏极值频率随入射声波的载频增加而增加,这体现了体目标的属性;Bench Mark模型的回波脉冲包络起伏频率与目标方位角密切相关,其中艏艉方向最大,正横方位最小。     

水下目标深度测量误差源分析

首先研究了在深海环境下,采用基于三阵元垂直线列阵的水声探测系统进行水下目标深度测量的基本原理.然后从随机误差和阵元配置偏差的角度,对水下目标深度测量的误差源进行了理论分析,并推导了相关公式.此外,对于相干多途水声信道干扰给水下目标深度测量精度的影响,也作了初步的理论分析.通过仿真实验,总结出各误差源对水下目标深度测量精度影响的规律,研究结果为进一步开展水下目标深度测量研究、提高测量精度奠定了基础.     

信号处理在舰船目标识别中研究发展综述

舰船目标识别系统是现代智能水中兵器的神经中枢和关键技术,为全面了解现代舰船目标识别技术的基本原理功能和发展现状。全面系统地介绍了二十多年来国内外舰船目标识别技术的发展历程和成果,重点阐述了诸如谱分析、小波分析、混沌时间序列分析等现代信号处理技术在舰船目标识别中的发展。最后对未来舰船目标识别技术的发展方向和思路表达了认识和看法,以期共同推进舰船目标信号的特征提取和识别技术的进一步发展。     

深海会聚区目标强度特性分析

深海中当声源位于海表面附近时,在远离声源处会形成高声强焦散的会聚区。在现代水声技术应用中,可以利用水下声道中的会聚区来实现深海目标的远程探测。本文对会聚区的形成条件和会聚区目标相对声强的特性进行分析,结果表明：只有当声速极小值存在并且声线出射角满足一定条件时才会形成会聚区效应;会聚区中相对声强水平分布具有双峰结构;当接收深度与目标深度相同时相对声强会出现峰值,这为深海目标的深度判定提供了一种方法。     

方位和多普勒频移联合的目标要素估计

提出一种利用目标方位信息和多普勒频移信息联合估计匀速直线运动目标要素的方法。该方法适用于观测站不机动情形下目标运动分析问题。将2种目标信息分别伪线性化,建立对应的伪线性模型,利用最小二乘方法构建2个伪线性滤波器,后融合的方法得到了目标要素估计的算法。与现有的基于方位和多普勒频移进行目标要素估计的方法相比,该方法有以下不同特点：1）2个线性估计器均是二维系统,可观测性增强;2）在多普勒频移估计器中,不需要估计线谱的原信号频率。数值仿真给出了不同观测误差下的算法性能,试验验证了方法的实际有效性。     

浅海环境中水下物体声目标强度物理意义的讨论及模式滤波测量法

水下运动平台的声目标强度测量试验多在浅海环境中进行。文章根据简正波理论推导了基于平均测量法的浅海环境中水下物体声目标强度TS的解析表达式,深入分析了TS的物理意义。分析表明,在确定的方位角上,TS与分布在一定范围内的垂直入射角兹i和散射角兹s所对应的目标散射函数值有关,兹i和兹s是离散的,其取值取决于简正波阶数;同时,TS还跟海洋环境和测试距离有关,当测试距离非常大时,约等于自由场声目标强度TSfree。文中还提出了一种基于垂直发射阵和垂直接收阵的声目标强度测量方法,即模式滤波测量法（Modal-Filtering Measurement,MFM）。理论分析表明,MFM法具有很好的抗界面混响性能,并且跟平均测量法和垂直阵常规测量法相比,具有更高的测试效率,测试结果更接近自由场声目标强度。