水下目标方向的复合增强探测方法研究

为准确搜索到水下目标方向,提出用复合增强探测的方法对目标方向进行搜索。水下目标产生噪声,向水中传播,引起海底振动。采用声呐接收声压信号、矢量传感器接收地震波振速信号,将采集到的数据用复合增强探测的方法进行处理;用Matlab软件进行计算机仿真。实验结果表明,利用该方法可以精确地搜索到水下目标方向。     

基于光纤声呐传感器混沌锁频方法研究

传统的水下声信号检测方法的不足之处是在滤除噪声的同时,有用信号也受到损失,且随着噪声的增大,检测精度也会降低。针对强噪声背景下水下声呐信号频率解耦问题,采用马赫曾德光纤声呐传感器搜集水下声呐信号,当声呐信号注入混沌系统,利用混沌系统对信号参数的敏感性及对噪声免疫性的特点,一定频率的信号会使系统处于大尺度周期态,信噪比可以达到-65dB,对声呐信号锁频明显。理论计算和实验结果表明,该混沌声呐信号处理方法具有极低的信噪比和较高的频率辨识能力。     

水下目标二维散射特性测量方法

基于合成孔径原理,提出一种水下目标二维散射特性测量方法,该方法采用声呐基阵静止而目标作合作匀速直线运动的模式.推导了前述模式下的目标回波信号模型.对回波信号进行二维成像处理,利用反投逐点算法进行方位向的聚焦处理,进而得到目标在距离和方位维的二维散射特性.给出计算机仿真和水池试验的回波数据处理结果,得到水下目标散射特性的二维空间分布,方位向理论分辨率达到0.04 m,且分辨率与距离和频率无关.该方法可用于目标特征缩减和目标识别.     

基于成像声呐的水下多目标跟踪研究

针对水下多目标跟踪问题,提出基于成像声呐的高效目标跟踪算法. 基于声呐的成像特点,针对声学图像中的每个像素点,建立基于信号强度的回波信号模型,提取图像中的个体目标. 采用基于序贯蒙特卡罗的概率密度假设(SMCPHD)滤波对各目标状态进行滤波,结合Auction航迹识别算法将滤波后的目标状态与已确定的航迹进行关联,实现多目标跟踪. 通过算法的仿真分析发现,该方法相对于基于数据关联型的多目标跟踪算法如联合概率数据关联(JPDA)算法、多假设跟踪(MHT)算法,大大提高了计算效率. 对采集的现场数据进行目标提取与跟踪,获得目标的跟踪轨迹.     

水下声传感器阵列虚拟扩展技术研究

针对水下小孔径作战平台信号处理问题,给出了声呐阵列虚拟扩展技术的性能评估方法.建立了水下声传感器阵列虚拟扩展后的数学模型,推导了阵列实阵元总数、虚拟的新阵元数和虚拟一个阵元使用的实阵元数之间的数学关系式.给出了虚拟扩展后的阵列信噪比增益数学表达式,并分析了其与实阵元总数、虚拟的新阵元数和信号入射角度之间的关系.通过对虚拟扩展后阵列波束图的分析,论证了阵列波束宽度的变化及多目标分辨能力的改变.最终通过对扩展后阵列信噪比增益及多目标分辨能力的理论分析和计算机仿真,论证了虚拟扩展技术对阵处理增益、波束宽度等阵列主要性能指标的影响,并对该技术在实际工程应用中的适用条件进行了分析.     

基于卷积神经网络的水下目标声呐图像识别方法

水下目标识别是水下无人探测的一项核心技术,为提高水下自动目标识别准确率,提出基于卷积神经网络的目标声呐图像识别方法,针对声呐图像特点,设计了融合图像显著区域分割和金字塔池化的水下目标识别模型。基于流形排序显著性检测方法分割和裁剪图像,减小输入数据维度并减少图像背景对目标特征提取过程的干扰;通过堆叠卷积层和池化层,从原始声呐图像中自动学习目标的高层语义信息,避免人工提取图像特征对有效信息的破坏;提出采用空间金字塔池化方法提取特征图中的多尺度信息,弥补声呐图像细节信息少的缺陷,同时解决输入图像尺寸不一致的问题。结果表明,设计的卷积神经网络模型在实测声呐图像数据集上能够比常规卷积神经网络更准确、更快速地识别水下目标。     

声呐目标信号特征量的投影寻踪压缩与目标分类

声呐目标信号特征量的投影寻踪压缩与目标分类＊田铮①肖华勇②声呐目标信号所提取的特征量通常为高维特征量，并且各分量之间不独立。因此，高维特征量的压缩与提取是声呐目标信号分类首先要解决的关键问题。本文基于投影寻踪（ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＰｕｒｓｕｉｔ简称Ｐ...     

声呐目标回波的理论和模拟器研究

论述了在水下目标形态函数的研究基础上,建立了目标回波与入射声射信号之间的联系,通过以ＴＭＳ３２０Ｃ３１为核心器件的硬件和软件相结合的方法,实现了水下目标回波的模拟,理论与实验结果非常吻合。     

未知环境下多自主水下航行器目标搜索方法

针对未知复杂环境下,传统搜索模式或离线设计全局优化航迹的自主水下航行器搜索方法中,搜索效率低,定位精度不稳定,环境适应能力差等问题,本文提出一种基于动态预测的多自主水下航行器协同自适应目标搜索方法,该方法分为3种模式:有目标模式,根据获取声呐视域中的目标信息进行自适应的实时目标搜索;无目标模式,利用分区域策略辅助区域搜索覆盖、协同规划任务;避障模式,利用改进的动态窗口法实时面对复杂的障碍威胁;根据不同的水下环境,3种模式间交替切换执行,完成未知水下环境的目标搜索。仿真结果表明:该方法能够应对未知水下的不确定信息,保障目标状态信息的可信区间,具有环境适应性和搜索高效性。     

一种基于谱估计的被动声呐目标识别方法

为解决被动声呐目标的特征提取与识别问题，通过对被动声呐目标噪声频谱特性的深入分析，给出了一种基于Welch谱估计的目标特征提取方法．对提取出来的特征采用动态规划的方法进行特征选择，得到用于识别的特征向量．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和特征选择．采用BP神经网络和最近邻法对噪声样本进行了分类识别实验，结果证实了所提方法的可行性和有效性．研究结果可以用于被动声呐目标识别．     

主动自导鱼雷目标反射回波的模拟

以信号与系统理论为依据,把潜艇看作是一个线性系统,认为潜艇对于鱼雷自导信号的回波就是自导信号与潜艇冲击响应函数的卷积.用实验方法获得潜艇冲击响应函数,并给出了一个实用的目标反射回波模拟系统和它的技术实现过程.该系统可以对鱼雷目标反射信号的波形、强度以及多卜勒频移等主要参数进行仿真.     

高速信号处理系统的体系结构研究

依据信号处理任务的特点，结合流水线处理和并行处理，采用模块化设计方法，设计实现了一个由１个８０８６微处理器和１３个高速数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ２５构成的多处理器系统。该系统采用双端口ＳＲＡＭ、ＦＩＦＯ进行互连网络的设计，系统的峰值运算能力为每秒２．６亿次以上的整数操作。该系统能够实时实现信号的空间处理和时间处理等，并作为小型声纳系统的信号处理机已经得到应用，并取得良好的结果。     

基于自适应核时频分布的多普勒频移及多径时延估计

对修正时频相关函数多径时延估计法作了改进，提出了两种基于自适应核时频分布的LFM脉冲声纳目标回波多普勒频移及多径时延的联合估计方法。即首先利用目标回波及发射信号的先验信息，构造抑制交叉项的时频分布，再利用WVD峰值法及Radon-Wigner变换法进行参量估计。最后，仿真实验验证了该方法的有效性。     

水底地形图绘制的数学建模方法

随着相干声纳系统技术的逐步完善,为水底深度测量和水底地形图的绘制提供了依据。首先考虑现有的相干声纳系统模型,利用多波束测量方法测量水底深度,然后,在模型Ⅱ和模型Ⅲ中采用三次样条插值法对所测得的水底深度值进行拟合,并利用拟合所得数据绘出水底地形剖面图、水底地形立体图,利用Matlab软件,调用griddata函数进行曲面拟合,调用contour函数绘制等高线图,从而全面了解水底地形的变化,把握水底地形的信息。     

青岛崂山头海域海底滑坡的声波探测

利用多波束测深、浅地层剖面和侧扫声纳探测资料对青岛崂山头海域侵蚀沟及海底滑坡的形态、成因进行分析讨论。全覆盖的多波束测深反映了侵蚀沟的形态特征,为分析侵蚀沟及滑坡的成因提供了依据。崂山头海底滑坡是由潮流冲蚀等外动力引起的平移滑坡。侧扫声纳清晰地反映了滑坡边界和滑塌挤压波纹,表明滑坡刚发生不久,还未被冲蚀。浅地层剖面呈现较完整的滑坡形态和结构特征,可识别出滑动体、滑动剪切面和拖曳层理等滑坡要素。结果表明高分辨率的多波束测深仪、浅地层剖面仪和侧扫声纳仪等声学设备对探测海底滑坡、分析其成因具有较好的效果,可为海洋防灾减灾,海洋工程建设提供参考依据。     

空气声纳信号的高分辨实验与数据分析

完成了一种基于ＴｒａｎｓｐｕｔｅｒＴ－８００芯片的全数字式空气声纳试验系统，并用ＣＢＦ、ＭＵＳＩＣ、ＷＳＦ算法进行了实测数据分析对比研究，证明实验环境中ＭＵＳＩＣ算法、ＷＳＦ算法确有很好的方位分辨和估计性能。     

强潮地区海底管线状态检测方法研究——杭州湾海底管线状态检测

针对强潮地区海底管线危险性大、且无法用常规方法进行检测的现状,提出一种基于海底声学探测技术的强潮地区海底管线状态检测方法,考虑到海底管线状态检测的主要目的是确定管线与海床面之间的空间关系,该方法选择了侧扫声纳系统、浅地层剖面仪和多波束测深系统等海底声学探测技术.在简要介绍了每种技术的工作原理之后,进行了海底管线状态检测流程的设计,并介绍了各类声学数据的采集过程和基于空间参考的声学数据处理方法,最后提出两种检测成果表达方式,即基于图表二维表达方式和基于ESRI公司的ArcEngine组件的三维表达方式.     

小平台三维成像声呐显示系统实现

为了满足小平台声呐声学三维成像的需要,并对海底地形进行估计,提出了一种以OMAP5912双核处理芯片为核心处理器,基于DSP内核实时实现的多子阵幅度相位联合检测算法.利用ARM内核自主开发了三维显示函数库,实现了基于LCD的海底地形信息三维重构显示,并利用QT/E设计了人机交互界面.此小平台三维成像声呐系统在松花湖外场实验过程中性能稳定,能够有效完成湖底三维地形信息的伪彩显示,充分验证了该方法的有效性、实用性与优越性.     

主动降噪技术在航空外场中的应用

为了降低航空外场的环境噪声,提出了一种将主动降噪技术运用在航空外场中的方案. 用音频和声学分析仪对航空外场发动机的噪声进行采集,得出航空外场噪声的频谱图;通过主动降噪芯片AS3502以及相关的硬件电路对频谱图中频率范围为800Hz以下的低频噪声进行降噪处理,得到处理后的音频信号,并通过Matlab仿真显示;将仿真结果与经过物理隔音处理后的噪音信号进行对比和分析. 结果表明主动降噪技术在低频范围内可将总体信噪比提高6dB,有效地降低航空外场的噪声.     

宽带跟踪雷达解线频调接收的回波相干化方法

为了降低采样带宽,提出了一种通过硬件粗控解线频调参考信号的延时,根据参考信号与基准信号的关系对参考信号延时误差所引入的多普勒相位误差进行精确补偿,从而可将逆合成孔径雷达中的解线频调回波相干化的新方法．此方法可以加快成像速度,并且对低信噪比条件下的逆合成孔径雷达成像非常有益．