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几种声自导复杂信号设计与抗混响性能分析

舰船科学技术 2020年第10期42卷 134-139页

作者：潘登辉胡友峰中国船舶集团公司第705研究所昆明分部云南昆明650101

在鱼雷声自导中,信号设计与抗混响能力是声自导技术研究的重要内容。目前实际工程应用中声自导发射信号大多仍以常规信号形式(如CW,FM)为主,其自导性能及抗混响能力还有待进一步提升。本文从声自导设计的角度探讨了包括CW-CW,LFM-LFM,CW... 详细信息

在鱼雷声自导中,信号设计与抗混响能力是声自导技术研究的重要内容。目前实际工程应用中声自导发射信号大多仍以常规信号形式(如CW,FM)为主,其自导性能及抗混响能力还有待进一步提升。本文从声自导设计的角度探讨了包括CW-CW,LFM-LFM,CW-LFM,Costas等多种可用于声自导的复杂信号形式,并以ROC曲线分析了信号检测概率等问题;然后利用Q函数及信号-混响原理图分析各信号的抗混响性能。仿真结果表明上述各复杂信号较常规信号具有更优的性能,在声自导中具有较好的工程应用前景。本研究将为新型声自导设计提供技术参考。

关键词：信号设计声自导抗混响 Q函数

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线性调频信号的抗混响起伏模型

舰船科学技术 2004年第1期26卷 42-45页

作者：马国强徐德民王新晓西北工业大学航海工程学院陕西西安710072

在假设混响模型为一时间随机过程F(t)的基础上,利用信号模糊函数的概念,分析推导了混响干扰起伏表达式,建立了线性调频信号抗混响起伏模型,并对相同脉宽、相同主频条件下的调频信号和单频信号的混响起伏作了比较,用实验的记录结果证实... 详细信息

在假设混响模型为一时间随机过程F(t)的基础上,利用信号模糊函数的概念,分析推导了混响干扰起伏表达式,建立了线性调频信号抗混响起伏模型,并对相同脉宽、相同主频条件下的调频信号和单频信号的混响起伏作了比较,用实验的记录结果证实了理论模型的合理性。

关键词：线性调频信号模糊函数抗混响模型

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主动声纳抗混响波形设计研究

主动声纳抗混响波形设计研究

作者：高入云哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

混响是主动声纳系统的主要干扰之一,严重制约着系统的探测性能。且混响的产生机理致使混响信号与发射信号具有强相关性,这使得在接收端进行目标回波处理时,无法轻易将回波信号与混响信号分离,增加了回波信号处理工作的复杂性。因此,如... 详细信息

混响是主动声纳系统的主要干扰之一,严重制约着系统的探测性能。且混响的产生机理致使混响信号与发射信号具有强相关性,这使得在接收端进行目标回波处理时,无法轻易将回波信号与混响信号分离,增加了回波信号处理工作的复杂性。因此,如何对混响信号进行抑制一直是主动声纳信号处理研究中的热点与难点。针对上述问题,为提高主动声纳系统在混响背景下的探测性能,本文从波形设计的角度入手,通过设计最优的抗混响波形,实现对混响干扰的有效抑制。文章主要针对混响背景下低速动目标与静止目标的探测问题,进行了抗混响波形的设计研究。首先,介绍了抗混波形设计的理论基础。阐述了混响信号的基本概念、类别以及与常见海洋噪声的区别,并引入了一种利用散射函数生成海底混响的混响模型。同时,引入了模糊函数与Q函数两个波形分析工具以比较不同发射信号的性能,并对常用声纳信号的分辨力与抗混响性能进行了分析。此外,对匹配滤波技术的原理与目标回波检测的流程进行了详细说明,从而为抗混响波形的设计提供了理论基础。然后,针对低速动目标探测问题进行了CutFM波形设计。由于现有宽带多普勒敏感信号无法同时具有良好的抗混响能力与出色的距离分辨力,本文设计了一种以LFM信号为基础信号的新型多普勒敏感信号——CutFM信号。本文利用切割信号对LFM信号进行切割,使其频谱周期性地出现一定的空隙,使信号在保证一定距离分辨力的同时具备多普勒敏感特性。模糊函数与Q函数的分析表明,CutFM信号具有与SFM信号相近的抗混响能力以及更出色的距离分辨力。且CutFM信号具有多个设计参数,通过参数的选取可显著提高系统满足各种设计指标的能力。另外,利用Q函数理论对CutFM信号的最优接收机进行了设计,仿真试验表明,在最优接收机处理下,CutFM信号在强混响条件下仍能具有较好的检测性能。最后,针对混响和噪声共同作用下的随机延伸静止目标探测问题进行了自适应抗混响波形设计。在混响建模与目标建模的基础上,利用SCNR准则与NP准则设计了最优发射波形,获得了最优波形的能量谱密度。在此基础上,为充分利用发射机功率,通过最小二乘误差迭代算法合成了具有恒模特性的时域发射信号。与传统LFM信号相比,最优发射波形将更多的能量分配在混响响应较弱而目标响应较强的频段,且在最优接收处理下,优化波形具有更大的SCNR和更优异的检测性能。

关键词：抗混响波形设计主动声纳 CutFM 自适应

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基于深度学习的抗混响技术研究

基于深度学习的抗混响技术研究

作者：吴胜杰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

主动声纳由于其探测距离远,可探测海底掩埋物体等优势,常被用于海洋环境与资源的勘探,但是主动声纳由于其工作模式的原因,也常常伴随着许多的干扰,混响就是其中的一种。混响作为影响主动声纳检测能力最主要的因素之一,为探究混响形成原... 详细信息

主动声纳由于其探测距离远,可探测海底掩埋物体等优势,常被用于海洋环境与资源的勘探,但是主动声纳由于其工作模式的原因,也常常伴随着许多的干扰,混响就是其中的一种。混响作为影响主动声纳检测能力最主要的因素之一,为探究混响形成原理与混响抑制算法,本文在对混响信号进行深入的理论研究的基础上,提出了一种基于深度学习的抗混响算法模型,该算法模型结合了基于对抗神经网络的混响仿真方法,混响区自主识别技术,波束形成技术与基于支持向量机的时频域抗混响处理技术,实现了在低信混比情况下,有效地对混响进行抑制并进行信号检测。本文的主要研究内容与成果包括:1.对混响形成的原理与混响特性进行了深入研究。采用点散射模型仿真算法对混响进行仿真,并对仿真得到的数据进行混响特性研究。另外,本文提出了一种基于对抗神经网络的混响仿真方法,该方法相比较点散射模型而言,在计算量与普适性方面有较好的优势。2.对混响的波束形成算法进行了研究与分析。本文对常规CBF波束形成,LMS自适应波束形成与MVDR自适应波束形成进行了深入研究,并在白噪声背景与混响背景下,采用三种方法对混响仿真数据进行处理,研究表明:不管是在白噪声背景下还是在混响背景下,三种方法都能准确找到信号来波方向,起到提高信混比的作用,但是LMS自适应波束形成方法效果最佳,其主瓣更窄,旁瓣更低。3.对混响区的自适应判断进行了研究与分析。针对波束形成后混响区判断的问题,本文提出了一种基于能量梯度特性计算的混响区自适应判断算法,通过混响信号与环境噪声之间能量梯度的不同,设置相应的阈值,从而达到自适应判断混响区的目的。4.对时频域抗混响算法进行了研究与分析。本文研究了传统主分量反演(PCI)方法,AR预白化等方法,并在此研究基础上提出了一种基于PCI-SVM的抗混响方法。该方法将主分量反演(Principal Component Inverse,PCI)与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合,实现了对声纳阵接收信号的子空间分解。本文采用该方法对仿真数据与海试数据进行处理,并将数据处理结果与直接匹配滤波法对比,对比结果显示,本文采用的PCI-SVM方法有较好的鲁棒性与抗混响能力,能提高主动声纳的探测性能,具有较大的工程应用价值。5.对抗混响模型进行了验证。对整个模型进行性能检测,采用基于对抗神经网络生成的混响数据进行阵列信号仿真,采用LMS自适应波束形成方法与基于PCI-SVM时频域抗混响算法进行混响抑制,最后实现混响信号下的回波信号检测功能。

关键词：抗混响对抗神经网络(GAN) 波束形成主分量反演(PCI) 支持向量机(SVM)

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抗混响信号检测的研究

抗混响信号检测的研究

全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会

作者：刘竹青陈奕宏中国船舶科学研究中心船舶推进技术研究室(二室)

不同于海洋噪声,混响是由发射信号引起的,随发射信号强度的增大而增大,其谱结构与发射信号具有一定的相似性。从发射信号设计的角度来进行抗混响处理,首先介绍一种最佳波形设计理论并进行了理论仿真,给出了仿真研究的结果;再介绍宽带波... 详细信息

不同于海洋噪声,混响是由发射信号引起的,随发射信号强度的增大而增大,其谱结构与发射信号具有一定的相似性。从发射信号设计的角度来进行抗混响处理,首先介绍一种最佳波形设计理论并进行了理论仿真,给出了仿真研究的结果;再介绍宽带波束形成理论,主要用于在混响背景下的目标检测方法;最后应用以上方法对湖试数据进行处理。

关键词：抗混响发射信号宽带波束

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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单矢量水听器抗混响方法研究

装备环境工程 2011年第6期8卷 43-47页

作者：贾兵陈云飞李桂娟王志伟水下测控技术国防科技重点实验室大连测控技术研究所

混响是主动声纳的主要干扰。矢量水听器是较新型的水声测量设备,其接收的混响和目标信号之间存在相位差异。基于这些差异,探索了矢量声能流方法用于抗混响处理的可行性,在理论上得到了较高的空间处理增益和时间处理增益。计算结果和仿... 详细信息

混响是主动声纳的主要干扰。矢量水听器是较新型的水声测量设备,其接收的混响和目标信号之间存在相位差异。基于这些差异,探索了矢量声能流方法用于抗混响处理的可行性,在理论上得到了较高的空间处理增益和时间处理增益。计算结果和仿真结果表明,相对于常规的声压平方积分器,该方法具有很好的抗混响效果。

关键词：抗混响矢量水听器矢量声能流

一种非线性动力学降噪法应用于海底探雷抗混响的探讨

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声学技术 2001年第3期20卷 110-113页

作者：邓兵海军航空工程学院电子工程系山东烟台264001

文章所述降噪法建立在背景信号能够用低维动力学系统建模的基础之上 ,利用待分离信号与干扰背景的频谱差异 ,通过连续拟合的两层RBF网来构造非线性逆滤波器以达到信号与背景分离的目的。本文给出了分别以仿真混沌信号和实测混响信号为... 详细信息

文章所述降噪法建立在背景信号能够用低维动力学系统建模的基础之上 ,利用待分离信号与干扰背景的频谱差异 ,通过连续拟合的两层RBF网来构造非线性逆滤波器以达到信号与背景分离的目的。本文给出了分别以仿真混沌信号和实测混响信号为背景与单频脉冲信号相分离的示例 ,证明了该算法在混响背景下实现信号分离的可行性 (分离前后信混比提高了约 16dB) ,分析了算法有效使用所必需的频谱差异条件 (不小于 0 .15个圆周频率 ) 。

关键词：非线性动力学降噪法海底探雷抗混响信号/混响比声呐系统信号分离水声信号处理

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几种主动声呐信号抗混响性能分析

水雷战与舰船防护 2011年第4期19卷 12-15页

作者：陈韶华赵冬艳中国船舶重工集团公司第七一○研究所

根据声呐方程与模糊度函数分析了CW、LFM与SFM等3种主动声呐波形的抗混响性能,结果表明不同多普勒情况下应采用不同发射波形。湖上静态混响测试试验验证了静止或低多普勒情况下LFM信号抗混响能力最优的结论。本项研究为主动声呐发射波... 详细信息

根据声呐方程与模糊度函数分析了CW、LFM与SFM等3种主动声呐波形的抗混响性能,结果表明不同多普勒情况下应采用不同发射波形。湖上静态混响测试试验验证了静止或低多普勒情况下LFM信号抗混响能力最优的结论。本项研究为主动声呐发射波形选择提供了依据。

关键词：主动声呐抗混响模糊度函数多普勒

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STAP抗混响辅助样本的选取方法

水下无人系统学报 2016年第6期24卷 417-421页

作者：赵申东周田宰沈建森海军航空工程学院青岛校区

空时自适应处理(STAP)的一个关键问题是协方差矩阵的估计,协方差矩阵的估计是依靠待检数据附近的辅助样本来完成的。要使估计精度足够高,就要求获取足够多的独立同分布的辅助样本。文中对混响数据辅助样本的相关性、同分布特性、时间点... 详细信息

空时自适应处理(STAP)的一个关键问题是协方差矩阵的估计,协方差矩阵的估计是依靠待检数据附近的辅助样本来完成的。要使估计精度足够高,就要求获取足够多的独立同分布的辅助样本。文中对混响数据辅助样本的相关性、同分布特性、时间点数选择问题进行了分析,根据水声信号的特点,给出了有效的处理方案。通过综合考虑协方差矩阵估计精度、自适应处理运算量和降维STAP方法等因素,给出了采用STAP方法抑制混响时辅助样本的选取方法,为STAP抗混响的实现提供了条件。

关键词：水声信号抗混响空时自适应处理(STAP) 辅助样本