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。     

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.     

舰船水下辐射噪声非线性特性研究

以相空间重构理论为基础，利用延时法对水下噪声时间序列信号进行了相空间重构；在重构的相空间中分析了舰船辐射噪声的非线性特性，利用相似序列重复度这一参数，绘制了舰船辐射噪声RPT曲线并分析了其非线性特性；通过对实测数据的计算表明，在重构相空间中辐射噪声具有不同于高斯白噪声和确定性信号的几何特性，不同类型目标具有可分性，能为水声目标识别提供一种新的思路。     

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。     

舰船噪声非线性特征的信道传播研究

文章首先针对信道的相干多途特性,基于射线理论,利用MATLAB仿真得到了信道的多途参数;接着基于相似序列重复度理论,提取了舰船辐射噪声的非线性特征—序列重复度RPT;最后将舰船辐射噪声通过多途信道作用,提取不同信道作用后的RPT特征并进行对比分析。研究表明,当舰船辐射噪声在不同传播距离和海深的信道里传播时,RPT特征的幅值缓慢变化,且其特征曲线的形状也发生改变,即舰船辐射噪声的RPT特征在多途信道里传播时是不稳定的。     

强噪声背景下舰船信号混沌检测方法研究

给出了舰船信号混沌检测原理,在分析Duffing方程混沌行为的基础上,给出了强噪声背景下舰船信号混沌检测模型,并分析了噪声对该混沌检测方法的影响。最后运用该混沌检测方法对舰船信号进行了数值实验,结果显示了此种方法的有效性和优越性。     

一种舰船辐射噪声线谱检测新方法

舰船辐射噪声的线谱成分包含许多舰船的特征信息,在低信噪比的情况下,实现线谱的有效检测对舰船的分类与识别有着重大意义。以绝热近似小参数理论为依据,提出一种基于自相关和随机共振理论相结合的舰船辐射噪声线谱检测方法。该方法通过对微弱信号自相关处理完成初步消噪,并将处理后数据输入到随机共振系统中进行线谱检测。仿真实验中,将本方法通过尺度变换运用于舰船辐射噪声线谱检测中,仿真结果验证该方法的有效性。     

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.     

基于盲信号处理的舰船辐射噪声检测

根据舰船辐射噪声在水中传递的环境及特点,采用盲信号处理技术重构出相应的原始辐射源信号,该方法能够减少噪声及舰船间的相互干扰,提高了原始辐射源信号的信噪比,从而为水中兵器目标信号的准确检测提供了基础。仿真实验研究了单船舶辐射噪声信号谐波成分的分离及多船舶辐射噪声混合信号的分离,结果表明该算法稳定性好、收敛速度快,是一种有效的舰船辐射噪声检测方法。     

基于混沌系统的水下目标辐射噪声线谱检测

针对水下目标辐射噪声具有频率低和强宽带背景噪声的特点,研究基于混沌理论的微弱信号检测方法。首先,根据混沌系统相轨迹内径随内置信号幅度变化的关系曲线确定任一频率下的混沌临界状态阈值。然后,在处于临界状态的混沌系统中注入待测的水下目标辐射噪声信号,依据频率-内径图进行待测信号检测。仿真结果表明该方法能实现微弱线谱检测,且较以往的混沌状态判据方法更简单直观。     

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。     

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。     

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。