时空关联法抗水声多途模糊研究

水下声信道是相干多途信道,信号在信道中的多径传播使得接收信号序列复杂化,因而极大地增加了信号处理的难度。目前水下目标跟踪系统在实际使用中精度不高,对其原始测量数据进行分析,根据时空关联法,制定多条判据,提出选择有效脉冲的方法,研制系统事后处理软件,在多途干扰背景中提取定位解算所需的有效信息。通过海上试验验证,该方法可以准确地挑选出直达测距脉冲和测深脉冲,有效提高了系统的定位精度。     

浅海宽带声源深度判决方法

被动声呐系统具备区分水面和水下目标的能力是十分重要的。针对此问题,文章提出了一种在浅海环境下利用单水听器区分水面和水下目标进行分类的方法。声源深度判决问题可以看作二元分类问题,在理想浅海波导的相干多途信道模型下,推导了海底和海面反射声与直达声时延差比值的关系式,并基于该比值构建了与声源距离无关的深度判决统计量,利用该统计量与预设门限进行对比,可以对水面和水下声源进行区分。在宽带噪声源的假设下,接收信号的功率谱中含有与多途时延量有关的周期分量,对功率谱进行稀疏性约束,可利用正交匹配追踪算法对海底和海面反射声时延进行估计。计算机仿真给出了时延估计性能,分析了时延估计误差对算法的影响性能,同时利用蒙特卡罗试验方法验证了所提声源深度判决方法的有效性。     

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.     

一种基于递归QRD-LS算法的同频干扰消除方法

同频干扰(收发天线的直接耦合波,表面直接发射波)由于其具有很强的能量对近场瞬态主动电磁探测系统的目标信号造成了严重的干扰,此干扰与目标回波信号同频且强度往往高于目标回波信号,因此,对探测系统的正常工作危害极大。本文分析了传统的同频干扰消除方法,阐述了自适应RLS(递归最小二乘法)滤波的原理,在此基础上提出了一种基于QRD-LS算法的同频干扰消除方法。该方法收敛速度快、运算量较小、能实现实时的信号处理。计算机仿真结果表明该方法可有效抑制同频干扰,提高了目标回波的信干比(SIR)。同时该方法对同频干扰的局部畸变以及幅度、时延的变化具有很强的适用性。     

基于ADSP的线列阵水下目标方位距离估计实现方法

线列阵水下目标方位距离估计利用水声定位技术实现对单个水下目标进行定位。本文的主要工作是针对水下声学试验的需要,在ADSP数字信号处理平台上完成数据采集、信号实时检测、方位距离解算等功能,实现对水下目标方位距离的实时估算。     

基于目标特征信息融合的潜艇目标识别系统

结合水下目标运动状态估计和目标声特征提取的关键技术,提出了基于目标运动状态特征和声特征信息融合的潜艇目标识别基本原理.首先,采用双通道Power-law水声瞬态信号检测方法和LMS自适应时延估计算法,建立了基于方位时延的目标运动状态跟踪的数学模型,并采用EKF算法实现了水下目标运动状态估计;其次,建立了提取潜艇典型不变声特征的原理模型;最后,提出基于多目标特征信息融合的结构模型,为潜艇目标识别系统的发展奠定了理论基础.     

基于Kriging代理模型的水下目标模型几何参数识别方法

[目的]水下目标参数识别可为目标分类识别提供依据,为此,提出一种基于Kriging代理模型的水下目标参数识别方法。[方法]首先,对敷设声学覆盖层的水下目标模型在螺旋桨和主辅机激励情况下的结构表面低频振动声辐射与声辐射灵敏度进行分析;然后,基于分析结果建立低频声辐射功率代理模型,并基于该代理模型构造由低频声辐射响应特征和目标参数组成的样本空间;最后,基于所构建的样本空间,建立目标参数识别代理模型并选取测试点进行模型验证。[结果]结果显示,测试样本的实际目标参数值与所构建代理模型的目标参数预测值吻合良好;利用有限元法和边界元方法可以实现考虑阻尼材料频变特性的黏弹性阻尼结构的低频声辐射分析,并能解决商业软件无法大批量处理振动结果文件的问题;影响水下目标模型低频振动声辐射的主要目标参数为目标长度、最大半径、基层壳厚度和声学覆盖层厚度。[结论]基于Kriging代理模型的水下目标参数识别方法可以通过声辐射线谱特征准确预测水下目标模型的主要目标参数值。     

双缓动平台时延下的纯方位定位测角误差分析

水下双缓动平台协同探测可实现对水声目标纯方位定位和跟踪。针对双探测平台接收目标信号因传播时延导致探测时间未配准、方位测量偏差的问题,根据缓动平台的实际应用场景,建立目标运动模型和二维探测空间几何分布,构建一种基于不同时延条件的方位测量误差分析模型,并详细分析得出目标和双平台不同分布场景下的最大测角误差结果,该模型物理意义明确、直观简单,仿真和实测实验结果验证测角误差模型的准确性,并得出双平台探测时延下目标方位测角的误差分布规律。     

水下合作目标三维定位技术

在进行合作目标海试测量时,测量船需要对水下目标进行实时高精度测距定位.针对此需求,本文在综合对比当前2种典型的水下定位技术优缺点的基础上,采用水面水下同时基技术设计了基于3个差分GPS浮标的水下合作目标三维定位系统,建立了系统定位解算模型.海试实验表明,该定位技术能获得与差分GPS相近的水下立体定位精度,并且具有使用定位浮标少,海试布放简便的特点.     

水下运动目标同步定位方法研究

利用水声技术对水下目标尤其是水下运动目标进行定位,主要有主动和被动两种方式,论文主要针对主动方式中的加装合作信标方法,建立数学模型,对定位原理进行研究,重点介绍了同步定位方法的两种解算方式。