基于单一线列阵的水下测速技术研究

利用水下声音可有效传播特征,提出了利用单一线列阵测试水下运动目标速度的方法．利用不同时刻运动目标和线列阵之间的几何关系,建立了速度测试的数学模型．本文介绍了最大拟然算法和信号相位匹配原理算法,用于高精度求解运动目标的方位角（DOA）．对速度测试误差影响的关键因素进行了分析,提出了测试系统组成：在运动目标相隔一定距离部位上安装两发射不同频率的换能器,在距运动目标不远处布上装有电子罗盘和深度传感器的线列阵,同时配备有信号采集记录仪．推导了系统特别是线列阵的参数要求．考虑工程上实际误差并进行仿真计算,仿真计算表明,一个孔径小于1m的16元阵均匀线列阵的速度测试误差小于4％．消声水池和水库试验进一步验证了模型和仿真计算的正确性．     

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.     

高频超视距雷达频域脉压系统的设计

高频超视距雷达是目前世界上研究很多的一种雷达,具有探测距离远,抗干扰能力强,抗隐身等特点,通常采用大时宽带宽信号.脉冲压缩是现代雷达普遍采用的一种信号处理方式.通过探讨运用多通道频域脉压技术解决大时宽相位编码信号的雷达系统由于脉冲压缩处理而造成运动目标检测性能下降的问题,在分析频域脉压原理和旁瓣抑制原理的基础上给出了多通道频域脉压实现框图.     

一种改进的分数阶Fourier变换目标检测算法

传统的信号检测和噪声分离方法只限于在时域或是频域进行,如果信号和背景噪声有很强的时频耦合,就难于在时频域得到好的检测结果。对此提出了分数阶Fourier变换检测算法做出改进,新的算法具有解除时频耦合和抑制噪声的特性,当选择合适的旋转角度使之与处理信号相匹配,就可以在分数阶Fourier域获得较好的检测结果。仿真实验中利用改进的分数阶Fourier变换算法对运动目标进行检测,结果表明新的分数阶Fourier算法的检测性能优于原分数阶Fourier变换。     

潜艇缓变声学故障预报研究

潜艇在使用过程中,因设备产生的振动噪声异常可能使潜艇的声隐身性能恶化．从而显著增加在敌方水声威胁中的暴露率。利用多输入多输出（MIMO）模型获得潜艇机械噪声源对其水下噪声贡献比大小．通过分析噪声源贡献比时间序列是否异常,判断潜艇是否存在潜在声学故障。跟踪故障变化情况．调整噪声源贡献的计算时间间隔,同时根据贡献时间序列的变化趋势,线性预估发生故障的时间。最后通过试验验证该方法的可行性。     

基于加速度估计的复合导引头机动目标跟踪算法

信息融合算法是毫米波/红外复合导引头的关键技术之一,其中机动目标跟踪能力直接系统的跟踪性能。α-β作为一种常增益滤波器对CV或CA运动目标有良好的跟踪性能,但当目标机动时性能却大大下降。针对机动情况,提出一种目标加速度估计方法,并利用此加速度估计值来修正目标状态估计值,使其具有良好的机动跟踪性能。最后应用Matlab软件进行仿真分析,分析结果表明改进后的滤波器无论是对目标机动还是非机动跟踪性能良好,计算量少。     

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。     

耙吸式挖泥船耙头冲水系统喷嘴布局的优化研究

基于计算流体动力学基本理论,分析水射流冲击硬质黏土过程中产生的冲击压力,比较不同喷嘴间距及排列方式对靶物冲击效率的影响。选取单排和双排流场模型,用Fluent软件进行数值模拟,进行网格无关性验证,发现模拟结果与已有的试验数据对比的误差为5.53%。研究结果表明:合理减小喷嘴间距能够增强高压冲水系统对泥沙的破碎能力,单排排列方式时,喷嘴间距L不宜大于126mm;间距过小,高压水射流冲击靶面形成的回流会削弱射流的发展,降低高压射流对泥沙的破碎效率;间距过大,则会导致靶面上两高压射流之间有压力较低的区域形成沙脊。双排时,喷嘴采用正三角形排列,可有效消除沙脊,且双排交叉排列对靶距变化具有较强的适应性。     

Min-norm spatial spectrum based on acoustic vector-sensor linear array

1 Introduction1 The Min-Norm(MN) algorithm was proposed by Kumaresan and Tufts[1] for estimating the DOA of targets applied at pressure sensor arrays. It has been proved that lower bias and higher resolution of DOA estimation using the MN algorithm is obt…     

单脉冲精密测量雷达速度消模糊算法仿真及性能分析

在测量雷达中,由于采用了低重频,当fr〈2×Fd时,就产生了Fd的测量模糊。文章对不变量嵌入法和线性估计法两种速度消模糊方法进行了介绍。并通过仿真,对比两种方法在非滑窗方式和滑窗方式下消速度模糊的效果,得出线性估计法是一种能够快速准确解速度模糊的方法的结论。     

基于支持向量回归的均匀阵波束形成框架体系研究(英文)

An approach was proposed for optimizing beamforming that was based on Support Vector Regression (SVR). After studying the mathematical principal of the SVR algorithm and its primal cost function, the modified cost function was first applied to uniform array beamforming, and then the corresponding parameters of the beamforming were optimized. The framework of SVR uniform array beamforming was then established. Simulation results show that SVR beamforming can not only approximate the performance of conventional beamforming in the area without noise and with small data sets, but also improve the generalization ability and reduce the computation burden. Also, the side lobe level of both linear and circular arrays by the SVR algorithm is improved sharply through comparison with the conventional one. SVR beamforming is superior to the conventional method in both linear and circular arrays, under single source or double non-coherent sources.     

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。     

基于粒子滤波的无人机侦察图像跟踪算法研究

针对无人机侦察图像跟踪的实时性以及战场环境复杂的特点,研究了在复杂背景下实现对单一目标跟踪,提出了一种基于粒子滤波的快速目标跟踪算法,通过计算机仿真将此方法与传统的目标跟踪方法进行了对比,实验结果表明,该算法能够稳健地跟踪目标,具有很好的准确性、实时性和鲁棒性。     

一种估计水中目标辐射噪声线谱的方法

线谱是水中目标辐射噪声中重要的特征信息,在被动声呐系统中,线谱提取是水中目标识别的关键技术.文章简述了水中目标辐射噪声的物理成因和频谱特征,利用经典谱估计法与现代谱估计法在短时序列谱估计中的特点,结合仿真试验的结果,提出了一种对水中目标辐射噪声低频段线谱估计的联合分析法,并用该方法对2艘实船噪声进行了谱分析.实验结果表明,该方法对低频段的线谱特征提取有较好的实用效果.     

柔性防火卷帘防火技术在舰船上的应用

对柔性双轨防火卷帘进行了防火分隔效果的试验研究,证明柔性双轨防火卷帘能有效阻止火灾蔓延,隔热效果明显;试验验证了舰船使用柔性双轨防火卷帘进行防火分隔的可行性和有效性,并在某型舰船机库内得到应用。     

N-P准则与CA-CFAR检测技术研究

在杂波和噪声环境下脉冲雷达对杂波和噪声进行统计分析处理,确定杂波和噪声的概率分布模型,选择相应的恒虚警检测方法,以检测目标回波信号。N-P准则不能随环境的变化而调整门限,虚警概率较高;而CA-CFAR检测能够根据参考窗内的信号的特性,自适应调整检测门限,虚警概率较低。文章研究了N-P准则和CA-CFAR检测技术的基础,并对二者的检测性能进行了仿真分析比较。     

基于模型预测扩展卡尔曼滤波的动力定位状态估计

针对传统扩展卡尔曼滤波由于动力定位系统过程噪声不能自适应更新,导致滤波精度下降的问题,提出了一种模型预测扩展卡尔曼滤波算法。该算法通过比较一段时间内的量测值和预测值,估计系统噪声参数,从而实时修正系统过程噪声方差。仿真结果表明,当系统的过程噪声未知的情况下,模型预测扩展卡尔曼滤波的滤波性能明显优于传统扩展卡尔曼滤波。     

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。     

Instantaneous frequency estimation of multi-component Chirp signals in noisy environments

A classical time-varying signal,the multi-component Chirp signal has been widely used and the ability to estimate its instantaneous frequency(IF) is very useful. But in noisy environments,it is hard to estimate the IF of a multi-component Chirp signal accurately. Wigner distribution maxima(WDM) are usually utilized for this estimation. But in practice,estimation bias increases when some points deviate from the true IF in high noise environments. This paper presents a new method of multi-component Chirp signal IF estimation named Wigner Viterbi fit(WVF) ,based on Wigner-Ville distribution(WVD) and the Viterbi algorithm. First,we transform the WVD of the Chirp signal into digital image,and apply the Viterbi algorithm to separate the components and estimate their IF. At last,we establish a linear model to fit the estimation results. Theoretical analysis and simulation results prove that this new method has high precision and better performance than WDM in high noise environments,and better suppression of interference and the edge effect. Compared with WDM,WVF can reduce the mean square error(MSE) by 50% when the signal to noise ration(SNR) is in the range of -15dB to -11dB. WVF is an effective and promising IF estimation method.     

无人船目标探测与跟踪系统

基于GNC架构完整构建了无人船目标探测和跟踪系统,并在案例三体船上完成了试验航行验证,在功能上实现了自主探测周围环境中的障碍物并对具有一定特征的动态目标进行跟踪航行。系统达成了如下目标：使用激光雷达探测周围环境的障碍物,运用有限的计算资源处理点云数据并保证实时性;通过特征提取、数据关联和运动状态估计,能够持续锁定目标;基于纯跟踪法实现了对目标船的跟踪航行。此项研究对实船应用具有较强的借鉴意义。