双基地目标强度及回波时域特性研究

利用3DSMAX软件建立的标准潜艇几何模型，采用板块元法对标准潜艇的双基地回波散射特性进行计算，并通过实验验证了模型的正确性。讨论了在不同分置角下目标强度与姿态角的变化关系，利用频域间接法计算得到了单频脉冲下的目标回波。通过仿真与实验结果对比分析，验证了双基地的回波展宽计算公式。结果表明，在镜像反射的位置上。散射回波最强；回波信号的包络是不规则的，持续时间被展宽，展宽大小与姿态角和分置角有关。     

水面水下声起伏特性建模仿真与分析

为了解决水面和水下目标进行分类这一难题,本文从起伏特性的角度出发,对舰船辐射噪声进行特征提取。首先利用PM海浪谱模拟随机起伏界面,运用积分方程方法近似计算了海面起伏界面的散射强度,根据散射强度模拟信号幅度包络的变化规律,并基于信号的物理特征和幅度包络的特征设计了相关器。这样对接收到的信号进行包络提取,并将提取到的包络通过相关器处理得到相关系数,最后根据对相关系数的判断实现对水面和水下目标的分类。本文测试了不同深度下的声源,仿真结果验证了根据相关系数判断水面水下目标是可行的,并通过实验数据进一步验证了算法的有效性。     

起伏海面水面船回声强度预报方法及统计规律研究

本文基于随机起伏水面舰船目标六自由度动力学模型和界面附近目标多路径声散射理论，考虑水面多次反射的影响，建立时变海面条件下水面舰船声散射预报模型，分析不同海浪谱条件下水面舰船回波强度统计规律。通过开展拖曳水池造波条件下舰船缩比模型声散射试验，获取舰船模型在水平探测角上时域回波特征。研究表明：120～180 kHz探测频段下回声强度理论预报幅值与实测结果平均误差小于3 dB；从舰船模型声散射实测和计算结果中均发现，波浪作用下舰船随时间变化的回声强度幅值符合χ2分布的统计规律，其回声强度均值和双自由度数值k符合较好，验证了预报模型的有效性。     

雷达训练系统目标回波信号模拟方法研究

对光学区扩展目标的散射特性进行分析,建立了基于多散射中心及线性调频体制宽带雷达的目标回波模型,同时给出了雷达回波数据的存储模型及处理方法。在此基础上对扩展目标作径向和非径向匀速直线运动两种情况下的回波信号进行模拟仿真为验证回波模型的正确性,对仿真的回波数据分别进行脉冲压缩和多普勒处理,得出的目标的一维距离像和速度维正确地反映出目标特征,表明模型可行有效,为后续的目标特征提取、目标识别奠定了基础。     

LFM目标回波信号的Duffing振子检测方法

主动声纳探测水下目标时,目标散射特性以及水声传播特性会对接收回波产生影响.针对水中沉底与掩埋目标探测时存在的混响干扰强、信混比低等问题,本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的变频Duffing振子检测方法.在发射LFM信号探测水下目标时,目标回波信号为多个LFM信号线性叠加的形式,不符合Duffing振子的单频检测条件.基于FRFT理论,提出了在最佳FRFT域上对LFM回波信号进行傅里叶逆变换的解调频方法.并根据亮点模型,推导了多亮点LFM回波信号解调频后的信号形式.由理论分析可知,解调频后的单频信号数量与亮点数量一致,频率大小与亮点时延及发射信号参数有关,为未知参量.针对解调频后频率及数量未知这一问题,提出了变频Duffing振子系统检测模型,通过改变系统内置策动力频率,自主地搜索单频信号信息,实现了低信混比下LFM目标回波信号的检测及亮点数量的估计.湖试沉底及海试掩埋实验数据处理结果验证了方法的有效性及可行性.     

舰船外形隐身改进的电磁散射特性影响分析

外形隐身技术是提高舰船生存力的重要手段,为研究对舰船电磁散射特性的影响,以典型舰船为基础,建立了考虑外形隐身前后的舰船电磁模型A,B,提出了RCS算术均值相对增值的概念。采用物理光学法,计算了不同俯仰角、不同入射频率下的RCS曲线,分析了2种舰船模型RCS曲线分布特点、俯仰角和频率变化关系,研究了外形隐身改进的电磁散射特性影响。结果表明,RCS曲线分布形式决定于舰船外形结构特点,俯仰角变化将导致散射波峰幅值和位置发生变化,频率增加时曲线震荡性增加且幅值减小;外形隐身改进主要影响前向角域,频率增加时相对增值增加,俯仰角变化相对增值呈震荡趋势。研究结果对舰船外形隐身设计有参考意义。     

利用宽带信号获得水中复杂目标亮点信息的两种方法

一个复杂目标的回波可以等效成若干散射亮点回波叠加的结果。本文介绍了2种利用低频宽带信号获得目标亮点信息的方法。一种是以分数阶傅立叶变换为基础的亮点获取方法,该方法仅限于信号为线性调频脉冲的情况;另一种方法是采用对宽带回波信号频谱的二次谱分析的方法获得目标的亮点信息,对宽带信号的形式并没有限制。并给出了2种方法计算仿真和模型测试的结果。     

水面船舶运动姿态对声散射特性的影响北大核心CSCD

[目的]为了进一步提高鱼雷通过声自导识别复杂水面目标的精度,对随机起伏海面及水面船舶运动姿态下的声散射特性进行模拟研究。[方法]基于Kirchhoff近似和六自由度运动分解合成的方法,建立水面船舶目标多路径声散射简化预报模型。在该模型中,海面波浪对船舶六自由度运动幅度和周期的影响由经验统计值描述,通过旋转矩阵和平移矩阵,实现目标各顶点在连续运动状态下的坐标变换。基于此,利用所建预报模型,分析不同水平探测角下船舶六自由度运动分别对声散射特性的贡献度和影响。[结果]研究表明:横摇和艏摇对正横探测方位角的声散射影响较大,纵摇对艏、艉向声散射影响较大。此外,建立了船舶运动姿态与目标声散射回波特性的关系。[结论]研究结果可为声呐设备对水面目标主动声探测提供技术支撑。     

基于DSP的水下目标模拟器

通过对水下目标亮点回波信号特性的分析,建立水下目标多亮点回波模型.据此模型提出了一种基于DSP的水下目标模拟器的软硬件设计方法.该水下目标模拟器能对各种目标回波信号的强度、多普勒效应、脉冲展宽等参数进行模拟,能产生应答信号,具有实时性好、动态范围大和人机交互性强等特点,为水声设备的试验与鉴定提供了经济便捷的手段.     

入射声源对水下艇体散射场影响研究

简要介绍了用Helmholtz积分公式和Kirchhoff公式计算简单刚性几何形状目标的散射场过程,给出了水中壳体目标声散射的求解方法;基于Sysnoise软件在固定入射角下,改变入射波频率对水下艇体散射场进行仿真,得出频率对场点压力的影响;在固定入射波频率下,改变入射角度对艇体的散射场进行仿真,得出了不同入射角下散射场的指向特性.对轴对称的艇体,除平行轴线入射外,散射指向性呈非对称特性.在相同入射条件下,艇体目标的声散射特性基本符合角平分线规律.散射场压力的最大值出现在几何镜反射的方向上.     

Extraction of echo characteristics of underwater target based on cepstrum method

The analysis and characteristic extraction of target echo characteristics are important in underwater target detection and recognition. Rigid acoustic scattering components are generally used as major echo contributors with relatively stable characteristic information. Previous studies focus on echo characteristics from a single angle, thereby limiting the amount of extracted characteristic information. This paper aims to establish a full-angle rigid echo components model and overcome the difficulty of the extraction of time delay characteristics of narrow-band acoustic scattering echoes. On the basis of the analysis of the target echo highlight model, the echo characteristics of rigid acoustic scattering components are extracted in the cepstrum domain, and a wavelet process is proposed to enhance the effect of time delay estimation. Experimental data indicate that the extracted time delay characteristics accord with the rigid echo characteristics of underwater target, thereby validating the effectiveness of the cepstrum method.     

倒谱域水下目标回波特征提取（英文）

The analysis and characteristic extraction of target echo characteristics are important in underwater target detection and recognition. Rigid acoustic scattering components are generally used as major echo contributors with relatively stable characteristic information. Previous studies focus on echo characteristics from a single angle, thereby limiting the amount of extracted characteristic information. This paper aims to establish a full-angle rigid echo components model and overcome the difficulty of the extraction of time delay characteristics of narrow-band acoustic scattering echoes. On the basis of the analysis of the target echo highlight model, the echo characteristics of rigid acoustic scattering components are extracted in the cepstrum domain, and a wavelet process is proposed to enhance the effect of time delay estimation. Experimental data indicate that the extracted time delay characteristics accord with the rigid echo characteristics of underwater target, thereby validating the effectiveness of the cepstrum method.     

听觉谱特征在水下目标回声识别中的应用

水下目标回声特征提取是主动目标识别的关键内容。本文提出将语音识别领域中较为成熟的RASTA-PLP听觉模型应用于水中目标回波的特征提取,并根据信号的特点对RASTA-PLP模型进行修正。对比应用PLP方法进行的水中目标单频回波识别实验,结果表明：当加入卷积噪声后,修正的RASTA-PLP特征表现出更加良好的鲁棒性能,在同等测试条件下识别率比PLP听觉模型特征高约3%,显示了本方法在实现目标回声自动识别上的重要应用前景。     

掩埋目标声散射特征提取（英文）

Elastic acoustic scattering is important for buried target detection and identification. For elastic spherical objects, studies have shown that a series of narrowband energetic arrivals follow the first specular one. However, in practice, the elastic echo is rather weak because of the acoustic absorption, propagation loss, and reverberation, which makes it difficult to extract elastic scattering features, especially for buried targets. To remove the interference and enhance the elastic scattering, the de-chirping method was adopted here to address the target scattering echo when a linear frequency modulation(LFM) signal is transmitted. The parameters of the incident signal were known. With the de-chirping operation, a target echo was transformed into a cluster of narrowband signals, and the elastic components could be extracted with a band-pass filter and then recovered by remodulation.The simulation results indicate the feasibility of the elastic scattering extraction and recovery. The experimental result demonstrates that the interference was removed and the elastic scattering was visibly enhanced after de-chirping, which facilitates the subsequent resonance feature extraction for target classification and recognition.     

Research of underwater bottom object and reverberation in feature space

The critical technical problem of underwater bottom object detection is founding a stable feature space for echo signals classification. The past literatures more focus on the characteristics of object echoes in feature space and reverberation is only treated as interference. In this paper, reverberation is considered as a kind of signal with steady characteristic, and the clustering of reverberation in frequency discrete wavelet transform (FDWT) feature space is studied. In order to extract the identifying information of echo signals, feature compression and cluster analysis are adopted in this paper, and the criterion of separability between object echoes and reverberation is given. The experimental data processing results show that reverberation has steady pattern in FDWT feature space which differs from that of object echoes. It is proven that there is separability between reverberation and object echoes.     

一种级联型自适应滤波器的混响抑制技术

在浅海环境中混响是造成主动声呐性能下降的主要原因之一。混响是由发射信号引起的,其频域上覆盖区域与发射信号基本重合,时域上与发射信号及目标回波强相关,这给混响和目标的分离造成了很大的困难。本文借鉴PD雷达中的动目标检测方法,提出一种适用于声呐动目标检测的滤波器设计算法。该算法利用运动目标回波和混响在时频域上的不同特性,设计了级联自适应滤波器实现混响抑制和目标增强。在此基础上进行匹配滤波等处理可以获得理想的效果。该算法可大幅提高信混比,有效改善运动目标的检测能力。     

基于改进小波能熵的水下目标识别

文章研究了基于改进小波能熵和概率神经网络的水下目标识别方法。首先对水下目标辐射噪声信号进行小波变换多分辨率分解和重构,然后引入滑动时间窗,提取各分解子带在滑动时间窗内的改进小波能熵值作为目标识别的特征矢量,最后将特征矢量输入到概率神经网络中实现水下目标识别。对信号进行小波多分辨率分解可反映信号在不同频域上的特征,而引入滑动时间窗并在此基础上定义改进的小波能熵可反映信号的时域特征,因此改进小波能熵方法能同时反映信号的时频特征,更适合于水下目标特征提取。仿真结果表明了该方法的有效性。     

水声目标辐射噪声谐波特征提取算法

水下目标辐射噪声中的谐波分量包含了反映目标自身本质特性的信息,能否有效提取目标谐波特征关系到目标识别的效果.论文基于目标辐射噪声的一般数理模型,利用最大似然估计和卡尔曼滤波理论,提出一种水下目标辐射噪声谐波特征的提取与分析算法,估计得到了谐波的瞬时基频;然后利用卡尔曼滤波器跟踪瞬时基频的时变特性,实现对基频的精确跟踪和估计;并提取各阶谐波的振幅,得到目标的谐波特征;最后结合仿真信号与实测数据进行对比,验证了谐波特征提取算法估计基频和提取谐波信息的可行性.     

波动水面对近水面目标声反射的影响分析

在水下目标强度的测量中,当目标体接近水面时,与自由空间情形相比,声波受到水面的散射及多径作用使回波强度发生变化。文章应用波动水面的平均反射系数计算方法,得出符合高斯分布的粗糙水面的反射系数与声波频率、入射角度的变化关系。计算了在四种不同传播路径作用下目标强度的结果。最后通过水池试验,验证了在高瑞利系数下结果的正确性。     

一种新颖的特殊体制雷达辐射源识别技术

对特殊体制雷达信号脉内特征的提取是电子对抗的重要研究课题。论文利用韦尔奇功率谱原理来提取信号识别特征参数,并根据提取出的特征参数设计信号识别模型。首先从多种信号中检测识别线性调频信号、相位编码信号、频率编码信,然后分析特征参数的适用范围和信号环境。最后通过仿真分析来验证特征提取算法和识别方法在雷达辐射源信号识别中的可行性。