关于水中声源的信号检测与定向研究.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
关于水中声源的信号检测与定向研究
姓名:陈韶华
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:相敬林
20030301
摘要强海洋噪声背景下的微弱信号检测是水声信号处理的一项重要研究内容,味着发射功率的下降或者作用距离的增加,有利于防止敌方截获我方通信,保代信号处理方法在水声信号检测处理中的应用,如基于现代互谱的谐波频率估统信号检测处理与定向方法的实现或改进,如时域平均的搜索方法、极性相关关系,在此基础上提出了时域平均的搜索方法,可用于在一定频带内搜索线谱信号。本文仿真条件下,有效检测的信噪比下限达到一。芯苛嘶テ缀突ジ呓桌刍縇椒ā⒒テ缀突ジ呓桌刍椒ā⒒テ缀突ジ呓桌刍縈方法对于谐波频率的估计原理,方法,进行了仿真分析和消声水池试验分析。在此基础上,研究了舰船尾部定号的频率变化,得到单频率的正弦信号。由于把线性调频信号的能量卷绕到一条谱线上,。贚浠灰龅钠德示砣品椒ǎ岢隽艘恢侄嗾倚藕偶觳下有效检测信号,在多频率调制和时频二维编码等通信信号检测上有重要应用它在目标探测识别、水声通信、遥控、遥测及海洋勘探等领域都有广泛的应用。特别是对于声引信而言,能在强噪声中准确检测到目标的微弱信号,是提高设备作用距离和对目标精确定位的前提。在水下通信中,可检测信噪比的降低意障我方信息安全。本文基于最近二十多年来信号检测与处理学科的发展,重点研究了一些现计、高阶统计量方法、混沌振子检测、循环统计量方法、基于变换的线性调频信号检测和基于频率卷绕的多正弦信号检测等:同时也研究了一些传检测和定向、对称相关检测、自适应滤波、各种传统时延估计方法和基于最小二乘的自适应毖庸兰频取本文主要在如下几个方面有所创新:芯苛耸庇蚱骄碓鲆嬗虢囟现芷诙孕藕胖芷谡兜钠屏恐涞比较了它们的估计性能,在此基础上提出了扩阶特征方程的消去降阶法,它可以有效消除由于扩阶引起的谱估计的伪峰,得到精确的频率估计。谧钚《俗荚蚝妥允视β瞬ㄔ恚岢隽艘恢指呔ǘ菷时延估计向问题,仿真结果证明了此时延估计方法的有效性。芯苛薒浠辉谙咝缘髌敌藕偶觳庵械挠τ茫岢隽艘恢窒咝缘频信号检测的新方法。通过恰当设定变换参数,可以抵消线性调频信方法。它可以把多个正弦信号相干累加到一条谱线上,从而可以在很低信噪比关键词:信号检测,时延估计,定向,变换,频率卷绕价值。
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第一章绪论本文的研究背景下通信、遥测、遥控、水中兵器和海洋开发等军用民用领域中都有重要的应用。声呐和声引信对舰船目标的探测、定位和识别,对水中兵器的远程遥控和遥测,要在强大的海洋环境噪声中检测到达的微弱信号。水声信号的检测与电磁信号的检测相比,基本理论类似,但又存在着重大的差别,这主要是由于声波与电磁波具有不同的传播特性、水声信道的复杂多本文研究对水中声目标信号的检测和定向问题,主要面向水雷兵器声引信,也具有普遍性的理论和实践意义。水雷兵器声引信依靠电池供电长时间连续工两个步骤。预警处理系统必须在引信的整个服役周期中连续工作,因此特别要求处理方法的小运算量和低功耗。有时为了达到这个目的,不惜牺牲一小部分检测性能,以达到整体性能的最优化。确认处理系统只在预警处理发现可能目对水中兵器的通信遥控和遥测性能,是现代声引信系统的重要发展。为了提高检测可靠性,当然可以加大信号发射功率,但这受到发射阵技术指标的限制,更严重的是大功率发射时信号更易被敌方截获并破解。因此必须寻求低信噪比下微弱通信信号的检测手段。水中通信信号检测信噪比下限的降低意味着发射功率的下降或者作用距离的增加,有利于防止敌方截获我方通信,保障我方信息安全,或者增大遥控距离,保证我方控制平台的安全。本文所研究的信号检测与目标定向的理论和技术,既注意到有应用可行性的研究,也重视了带有前瞻性的探索。前者将可成为先进声引信系统的支撑技水声信号检测处理是当前信号与信息处理领域最为活跃的方向之一,在水以及水下航行器之间、水下航行器与水面舰艇之间的通信联络和数据传输,都变性及强大的海洋背景噪声所决定的。作,必须基于尽可能小的设备、功耗和运算量实现所需的性能,因此这项研究具有相当大的难度。为了实现引信系统的平均低功耗,引信系统通常分为预警处理和确认处理标的时候才上电工作,它的工作时间在引信的服役周期中只占极小一部分,因此对低功耗的要求可有所降低,而更重要的性能要求是检测可靠、定向定位精术,后者在电子与信息技术快速发展的支持下将可能形成未来重要的技术进步。度高。西北工业大学硕士学位论文
国内外研究现状舰船辐射噪声的被动检测是声引信和被动声呐的主要工作方式。特别对于最早的声引信被动检测是宽带能量检测“萁⒋湓肷队牖肪随