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。     

基于振动传递分析的舰船辐射噪声特性研究

基于结构振动传递分析,采用有限元/边界元法,结合统计能量分析,探讨了舰船的辐射噪声特性以及噪声预报方法.通过建立某舰船的振动噪声分析模型,研究了船体在主机激励下的振动响应及其沿船体表面的分布规律.在此基础上,分析了各舱段的辐射声功率对舰船辐射噪声的贡献,并且对主机激励下的全船辐射噪声特性进行了研究及预报.研究工作以及所...     

舰船辐射噪声建模及仿真模拟器的实现

舰船辐射噪声的仿真模拟是测试被动声呐系统及声诱饵的关键技术.本文通过对舰船辐射噪声信号的声学特性分析,对其线谱、连续谱和调制包络进行了建模与仿真,模拟生成了辐射噪声信号,并研制了基于DSP硬件系统的舰船辐射噪声模拟器.根据噪声的连续谱特性,提出了一种用FIR滤波器实现宽带噪声信号模拟的方法,建立了辐射噪声的仿真模型.通过对模拟器输出信号进行功率谱分析,表明该模拟器能很好的反映舰船辐射噪声信号的基本声学特性.     

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。     

基于实测噪声信号的舰船辐射噪声重构

为得到逼真的舰船辐射噪声的仿真数据,通过对实测噪声数据作谱估计得到其频谱特性,同时提出了一种基于实测舰船辐射噪声信号来实现舰船辐射噪声线谱与连续谱同时重构的方法,即利用窗函数法设计出一个具有与其频谱特性相一致的特定幅频响应的FIR滤波器,再将高斯白噪声通过该FIR滤波器实现舰船辐射噪声信号重构.仿真结果表明,该方法能够较真实地重构舰船辐射噪声.其结果可作为半实物仿真试验信号源.     

一种基于线阵的舰船辐射噪声空间分布特性分析方法

传统的舰船辐射噪声空间分布特性是用单水听器法分析获得的.由于单水听器是无指向性的,无法满足舰船辐射噪声向低噪声发展的测试需求.本文采用恒定束宽波束形成技术,分析处理基阵获取的舰船辐射噪声数据,提高了输出信噪比,克服了经典宽带波束形成技术的数据失真问题,并得到舰船辐射噪声的空间分布特性.     

舰船辐射噪声线谱检测与分析磁

结合经典功率谱和DEMON谱分析各自的特点,对舰船辐射噪声线谱进行综合分析。基于周期图谱法进行舰船辐射噪声功率谱估计,通过线谱与连续谱分离、取除虚警及归并线谱,有效地对辐射噪声功率谱中的特征线谱进行了提取,并结合DEMON谱分析了舰船辐射噪声的调制效应和调制周期,获得诸如舰船螺旋桨转速、螺旋桨叶片数等不变的舰船物理特性,从而得到舰船辐射噪声线谱比较全面的特性,为舰船的识别和线谱辐射噪声的控制具有重要提供参考价值。     

舰船辐射噪声动态特性建模与重构

在研究舰船辐射噪声特性的基础上,对其连续谱、调制包络、线谱、声源级及多普勒频偏进行了建模与仿真,连续谱采用FIR滤波方法仿真,调制包络由高斯脉冲串组成,对舰船辐射噪声随距离、速度、方位变化的动态特性进行模拟.通过仿真出来的信号进行功率谱分析,表明该仿真能较好地模拟舰船动态运动的噪声辐射声学特征.     

PCA在舰船辐射噪声分类中的研究

在现代化的军事舰船中,舰船噪声的控制一直都是科研人员研究的重点,具有良好的噪声辐射识别与控制能力的一方,能够在战争情况下占尽优势,从而取得最终的胜利。但是船舶噪声由于特性复杂,与船舶本身及环境因素都有相当大的关系,所以对其的识别与分类一直都是个难点。本文首先对舰船的辐射噪声分类进行阐述,并利用主成分分析方法(PCA)对舰船噪声数据作低维度的分析处理和聚类识别,建立了相关的目标函数,通过仿真验证其合理性,最终为舰船的辐射噪声分类提出有价值的参考意见。     

一种小型水面目标辐射噪声水平分布特性

在单一平面水平等声压分布噪声模型及分析方法的基础上,给出一种以水平直线阵为数据获取湿端的舰船目标噪声水平空间分布特性的数学模型。据此对一种小型水面船舶的辐射噪声水平空间分布特性开展海上实测研究,并分析该类目标在水下产生的辐射噪声的频谱及水平空间分布特性。     

基于灰度共生矩阵的舰船噪声特征提取方法研究

灰度共生矩阵（GLCM）可以描述图像各基元灰度的空间分布和结构特征,而舰船辐射噪声二维谱图中也含有许多目标的固有信息。利用灰度共生矩阵对舰船辐射噪声二维谱图的图像进行纹理研究,求取能量、熵、惯性矩等几个典型特征量,并通过实验室仿真和对实际舰船辐射噪声分析计算,其具有明显的差异,可以作为目标分类和识别的重要特征信息。     

舰艇螺旋桨水下噪声预测

螺旋桨空化噪声是舰艇最主要的辐射噪声源。文章分析了螺旋桨噪声平坡形谱曲线的特点,给出源声级谱级曲线的衰减指数值,分析了特征频率和峰值谱级的影响因素。由螺旋桨空化状态下两个特征航速对应的部分频段内的噪声谱级计算式拟合得到水面舰船螺旋桨空化后任意可达航速下的噪声谱曲线。结合叶梢周向速度一定时特征频率处谱级与螺旋桨直径的函数关系和频率一定时叶梢周向速度变化引起的特征频率处谱级变化量,得到潜艇螺旋桨无空化状态下特征频率处谱级,在空化状态下,还需要加上螺旋桨进入尖锐谱峰区和转速进一步升高引起的声级增加量,从而得到了潜艇在任意航态下整个频带内螺旋桨噪声谱级的计算式。利用已有数据对计算式进行了检验,计算声级误差小于4dB。计算中用到的叶梢初生空泡数和判定是否出现窄带调噪声要通过空泡筒试验确定。     

潜艇辐射噪声水平指向性测量方法

当前潜艇水下辐射噪声测试主要还是以水声测量技术为主要手段。本文探讨了1种新的测量潜艇水下辐射噪声水平指向性的方法,思路新颖,简单实用,工程可行性强,能全面准确地获得潜艇辐射噪声在单频和频带内的水平指向性。通过测量分析潜艇水下辐射噪声的指向性,能深刻理解潜艇水下辐射噪声场空间分布的规律,初步判定潜艇辐射噪声源的部位及其频率特性,为潜艇声隐身技术的发展和水中兵器的研制提供科学依据和有利支撑。     

舰船辐射噪声总声级及总能量的统计分析

在相同工况下,对于某一舰船辐射噪声总声级和总能量的多次测量结果来说,总声级的直方图分布比较对称,而总能量的直方图分布不对称.本文假设该舰船辐射噪声总声级多次测量值满足正态分布,利用非参数假设检验中的皮尔逊x2拟合检验和柯尔莫哥洛夫检验分别对其进行验证分析.结果表明,在显著性水平α较小时,总声级近似服从正态分布,进而得出总能量服从对数正态分布.结论在一定程度上给出了该舰船辐射噪声总声级及总能量的取值范围.     

基于近场声全息的水下辐射声场可视化方法与实现

针对水下结构体辐射声场的测试及分析问题,提出一种基于近场声全息的辐射声场可视化方法,采用平面近场声全息技术完成声场测量,给出声压数据场的获取方法,并运用光线投射算法对单频点上声压场进行体绘制,较好地呈现了某频点上辐射声场的声源位置、强度分布及衰减情况.     

以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性探讨

采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,对SUBOFF潜艇模型的一个舱段在考虑不同声反射边界条件下的水下辐射噪声进行了数值计算,并讨论了以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性。分析结果表明,不同声反射边界条件下辐射噪声的指向性比较一致,但不同边界条件下辐射噪声的最大声压级误差较大,声反射边界条件对舱段模型辐射噪声的影响不可以简单忽略,为对不同潜艇结构进行噪声估算提供了参考。     

艇后大侧斜螺旋桨负载噪声数值分析

为研究艇后非均匀流场中大侧斜螺旋桨无空泡负载噪声的分布规律,文章采用“CFD+BEM”法,以SUBOFF潜艇后某大侧斜桨为研究对象,首先稳态计算均匀进流下螺旋桨敞水特性,模拟系数值与实验误差在3%以内,验证了CFD数值计算的可信性。然后采用大涡（LES）模拟,对“艇+桨”进行三维非定常数值模拟,计算得到桨表面声偶极子数据后,通过距离加权平均法映射到声网格节点上,将噪声源直接分布在桨叶表面上进行积分来预报螺旋桨的低频线谱噪声。采用边界元法基于扇声源理论通过FW-H声类比方程分别在1 kHz以内对桨盘面、轴向纵剖面及10倍桨半径球场的噪声进行频域求解。研究表明：桨盘面和轴向纵剖面上声指向均呈8字形,但受螺旋桨自身旋转及大侧斜的存在,指向性不唯一;球场声场显示,轴向声辐射面较大,声辐射强,径向辐射面小且辐射较弱;特征点的计算结果显示,高阶叶频声压级明显比一阶叶频低,这与物理现象相符,将特征点处结果与已发表文献进行对比,吻合性良好,并对存在的差异作出了合理的物理解释。该文为螺旋桨噪声预报介绍了一种可行的新方法。     

潜艇上方近场水下辐射噪声双峰特性的实验研究(英文)

The double-peak characteristic of underwater radiated noise in the near field on top of the target submarine was analyzed in depth on the basis of submarine test data on the sea. The contribution of three major noise sources to the radiated noise of a submarine were compared and analyzed, and emphasis was put on the original source, production mechanism, and their correlative characteristics. On the basis of analysis on underwater tracking and pass through characteristics of the target submarine, the double-peak phenomenon was reasonably interpreted. Furthermore, the correctness of the theoretical interpretation was verified adequately in real submarine tests. The double-peak phenomenon indicates that the space distributing character on submarine radiated noise are both asymmetrical with time and space, whereas that is provided with directivity. Studying the double-peak phenomenon in depth has important reference value and meaning in engineering practice for understanding the underwater radiated noise field of submarines.     

均匀流中螺旋桨无空泡噪声数值预报方法验证分析

为了分析敞水螺旋桨噪声性能,以某一螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟方法对其敞水水动力性能进行计算,所得结果与试验值误差较小;然后运用基于无限元方法的声学软件Actran对螺旋桨的无空泡噪声进行数值模拟,并对特征点频谱曲线、螺旋桨声压云图、声指向性与衰减特性进行分析,得到单极子噪声特性-径向声压级高于轴向声压级,并且随着距桨中心距离的增大,声压级衰减速度减小,径向与轴向声压级差距缩小;验证数值预报方法的有效性,为船桨一体噪声数值模拟提供参考.     

水下双层圆柱壳辐射声场欠定分离评估方法研究

水下双层加筋圆柱壳振动和辐射声场的评估对其辐射噪声监测和控制具有重要工程意义。文中通过结构振动模态参与因子向量自身的稀疏特性,分析提出了一种基于结构振动的辐射噪声欠定分离评估方法,可实现有限振动测点情况下的水下复杂结构振动和辐射声场的有效评估。数值和试验结果验证了文中方法的有效性,且所需要的振动测点数目少,具有良好的工程适用性。