关于海面目标的声纳回波特性仿真研究北大核心CSCD

在海面目标的声纳探测优化的研究中,由于回波信号受随机界面的干扰影响,主动声纳探测海面目标比较困难。由于传统的解析方法求解回波的过程复杂,根据存在界面时声散射的Kirchhoff近似公式,建立了一种海面目标的声散射模型,导出了目标回波特性的预报公式,并仿真分析了入射波频率和掠射角变化对海面目标回波的影响。结果表明:海面附加回波对直达目标的镜反射波造成不同程度的干扰,合理调整声波掠射角有利于目标探测和特征识别,并对提高声纳探测海面目标的准确性提供了科学依据。     

水下目标的声纳回波数据仿真

对水下静态小目标的声纳回波信号进行了仿真研究。针对水下静态小目标中典型的圆柱壳体加球冠形头部的结构,建立了该类目标声纳回波信号的亮点模型,以及声纳系统走航探测时的动态数据模型。在计算仿真数据时,将模型化的目标回波数据与真实的水声背景混响数据相融合,更真实的模拟实际情况。通过与湖海试实验结果的对比,该模型仿真效果良好,可以为声纳信号处理、水下目标识别等方面的研究提供支持。     

基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器研制

在对声纳目标回波模拟器的数学模型、目标回波模型和混响模型研究的基础上，研制了一种基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器，该模拟器能够产生主/被动声纳测试、定检所需的主/被动声纳回波信号。目标回波信号包括主动声纳、目标发射噪声、海杂波等信号，并以声信号的形式输出。通过性能测试及与实际声纳系统联试，证明该模拟器达到了设计功能和性能指标要求，介绍了声纳目标回波模拟器的数学模型、系统硬件和软件的实现方法。     

盲源分离与波束形成融合抑制方向性强干扰研究

针对强干扰严重影响线列阵声纳弱目标检测的问题,融合盲源分离（Blind source separation,BSS）与波束形成提出了一种抑制方向性强干扰的方法.首先在干扰方位形成波束得到干扰信号估计,然后对阵列接收信号的每个子带采用盲源分离方法得到分离信号和解混矩阵估计,并通过对分离信号和干扰信号进行子带谱相关抑制干扰,再将抑制干扰后的分离信号重构回阵元域信号,最后采用波束形成方法完成目标方位估计.利用模拟器数据和海试数据对方法进行了验证,结果表明,该方法能有效地抑制方向性强干扰,明显提高了弱目标信号的空间谱能量,增强了声纳检测弱目标的能力.     

浅海主动声呐空时自适应混响抑制方法

混响伴随着主动声呐系统发射信号而产生的干扰,当声呐平台有一定的运动速度时,不同方位对应的混响具有不同的多普勒频移,使得混响在频域范围内形成一定带宽的干扰,与信号频谱发生混叠,采用常规的运动平台自身运动补偿技术单纯地从频域抑制混响效果很不理想。针对该问题,采用一种空时自适应处理方法利用混响空时分布特性,在最小化干扰的约束条件下求得自适应加权系数,使目标信号不受损失同时有效地抑制混响。通过仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于FRFT与盲分离的扩频通信LFM干扰抑制仿真

随着信息技术的不断发展,通信的干扰抑制成为研究的热点问题之一.为此提出了基于FRFT与盲分离的扩频通信LFM干扰抑制方法.首先依次建立扩频通信中常见的三种干扰模型:音频干扰、自回归干扰、扫频干扰,同时建立其时域和干扰功率模型.然后对欺骗干扰下的通信,建立扩频通信的接收模型,对时域和频域上重叠的回波信号和干扰信号通过盲分离理论将其分离.最后通过FRFT扩频通信LFM干扰抑制方法,对在FRFT域中获得的回波信号以及欺骗干扰信号中的各种干扰信号进行抑制,其间引入加窗系数确保在FRFT域中目标回波信号的幅值具有明显变化.通过在不同干扰模型下的仿真,结果表明所提算法较扩频增益具有更好的误码率和抗扰性,对不同的干扰环境具有更高的适应能力.     

平台机动条件下目标回波图像仿真

水下目标回波图像涉及到声散射问题,为提高目标回波求解效率,传统解析方法对水下非刚性目标回波求解过程复杂,难以在工程上广泛应用。根据主动声纳线性目标模型,引用界面附近目标回波的物理声学(Kirchhoff近似)方法,建立了平台机动条件下目标回波图像的仿真方案。在混响背景下对回波信号时域波形的后置处理,利用Matlab编程软件生成了比较真实的方位—距离联合表示的二维回波图像,读取图像要素可以达到对目标定位及识别的目的。仿真结果表明,目标回波的求解过程方便易行,仿真图像逼真地反映了平台机动时目标回波图像的对应变化,实现了对目标的有效定位。方法对模拟训练领域具有重要的应用价值,可以用于高频图像声纳模拟软件平台的研制。     

抑制干扰的频域盲源分离后处理算法

在混响时间较长的情况下,一般的频域盲源分离算法可能不完全收敛,导致分离信号中包含部分干扰信号,降低分离算法性能。根据语音信号在时频域分布的稀疏特性,估计分离信号中目标信号和干扰信号的功率谱密度,提出一种改进的频域维纳滤波后处理算法。仿真实验结果证明,与原有频域维纳滤波算法相比,该算法在不增加计算复杂度的前提下,抑制的干扰信号增加了1dB～2dB,是一种有效的频域盲源分离后处理算法。     

一种时频域联合捕捉主动声纳信号的方法

介绍了一种可应用于被动声纳的时频域联合捕捉主动声纳信号的方法及其工作流程。仿真相同噪声环境下使用该方法的发现距离与主动声纳探测距离,仿真结果表明使用该方法的发现距离远超过主动声纳探测距离,使用该方法可实现对目标的远程发现。     

盲分离在直升机声信号特征提取中的应用

1(1/2)维谱是高阶谱的特例,具有加强低频分量的作用,但是,它对提取直升机信号中的高频分量效果不好。将JADE盲分离算法和1(1/2)维谱相结合的方法引入直升机声信号分析,对盲分离后的直升机声信号进行多普勒频移修正后再进行数据融合,这种方法可以在加强低频分量的同时,使信号的高频分量得到很大的改善。通过对实测直升机声数据进行仿真,结果证明了将盲分离用于直升机声信号的特征提取是可行的、有效的,这也为进一步开展空中目标探测与识别工作打下了良好的基础。