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舰船噪声听觉特征增强方法

声学技术 2017年第3期36卷 233-237页

作者：李训诰周利辉李馨子海军潜艇学院山东青岛266041 海军装备研究院北京100171 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266041

为改善新声呐兵听音训练效果,强化噪声样本中与目标属性紧密相关的听觉特征,将处理后的舰船噪声用于听音训练,提高舰船噪声样本利用率。提出的舰船噪声听觉特征增强模型及其实现方法主要包括四个步骤:噪声分解、子带分析、子带加权、噪... 详细信息

为改善新声呐兵听音训练效果,强化噪声样本中与目标属性紧密相关的听觉特征,将处理后的舰船噪声用于听音训练,提高舰船噪声样本利用率。提出的舰船噪声听觉特征增强模型及其实现方法主要包括四个步骤:噪声分解、子带分析、子带加权、噪声重建。首先采用多分辨分解将舰船噪声信号划分为若干子带,对子带进行逐个地听音分析和各种谱分析,选择特征信息稳定且丰富的子带进行强化,选取并微调各子带加权系数,采用多分辨分析理论重建舰船噪声,并根据重建噪声的功率谱、包络谱分析和听音分析结果调整加权系数,进而用于听音训练。仿真分析中,采用听音分析和谱分析比对原始噪声和重建噪声,验证了该方法的合理性和实用价值。

关键词：舰船噪声听觉特征增强听音训练分解重建

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功率谱估计在舰船噪声特征提取中的应用仿真

舰船科学技术 2022年第4期44卷 43-46页

作者：李新聊城大学东昌学院数学与信息工程系山东聊城252000

为更好地实现舰船识别与管理的目的,设计研究功率谱估计在舰船噪声特征提取中的应用方法。依照舰船实际信号与噪声信号的差异性推导滤波器结构,在滤波器内迭加一个白噪声谱改善信号失真问题,利用滤波器对舰船噪声信号进行白化处理。采用... 详细信息

为更好地实现舰船识别与管理的目的,设计研究功率谱估计在舰船噪声特征提取中的应用方法。依照舰船实际信号与噪声信号的差异性推导滤波器结构,在滤波器内迭加一个白噪声谱改善信号失真问题,利用滤波器对舰船噪声信号进行白化处理。采用Welch功率谱估计法,通过窗函数截断白化处理后的舰船噪声时程离散信号,获取不同段舰船噪声信号的功率谱并实施平均值计算,得到舰船噪声信号的功率谱估计结果,分析该功率谱估计结果,得到舰船噪声功率谱特征。在具有多种舰船噪声特征信息的条件下,依照动态规划理论选取最优功率谱特征。仿真结果显示该方法有效实现信号滤波处理,基于该方法特征提取结果可实现高精度的舰船识别。

关键词：功率谱估计舰船噪声特征提取滤波器窗函数动态规划

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舰船噪声调制谱谐波族结构特性理论分析

声学学报 2007年第1期32卷 19-25页

作者：史广智胡均川海军潜艇学院青岛266071

通过理论推导和样本分析,研究了舰船噪声调制谱谐波族特征蕴含的结构特性和应用于识别的相关问题。针对螺旋桨叶片数识别问题,建立了螺旋桨空化噪声信号模型。进而根据模型理论上推导了谐波族结构特性的表达式,并对叶片数类空间进行了分... 详细信息

通过理论推导和样本分析,研究了舰船噪声调制谱谐波族特征蕴含的结构特性和应用于识别的相关问题。针对螺旋桨叶片数识别问题,建立了螺旋桨空化噪声信号模型。进而根据模型理论上推导了谐波族结构特性的表达式,并对叶片数类空间进行了分析,分析结果可作为专家知识应用于识别。然后,以采用小波包分析提取的大量海上实测目标特征样本为基础对结构特性进行了验证,结果表明:统计平均结果与结构特性表达式完全一致,且78．6％的样本基本符合结构特性。

关键词：结构特性舰船噪声调制谱谐波样本分析识别问题目标特征小波包分析

基于舰船噪声的快速海底声学参数反演方法研究

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基于舰船噪声的快速海底声学参数反演方法研究

作者：陈鸿楠浙江大学

学位级别：硕士

在浅海波导环境中,声信号传播受海底特性影响显著。海底声学参数的准确估计对声传播损失（Transmission Loss,TL）预测和声呐性能评估具有重要意义。原位测量能直接获取海底参数,但设备成本高,操作难度大且测量范围小。利用测量声场反... 详细信息

在浅海波导环境中,声信号传播受海底特性影响显著。海底声学参数的准确估计对声传播损失（Transmission Loss,TL）预测和声呐性能评估具有重要意义。原位测量能直接获取海底参数,但设备成本高,操作难度大且测量范围小。利用测量声场反演海底声学参数（地声反演）是一种更高效获取海底声学特性的手段。舰船这类机会声源的辐射噪声存在能量较高的线谱,其在传播过程中携带海底信息且获取成本低、环保,适合用于地声反演。近年来,机器学习在图像处理、机器翻译等领域取得了巨大成功,并逐渐应用于水声领域,如声源定位、成像和环境参数反演等。针对快速获取水平变化环境的地声参数的应用需求,论文研究了一种基于拖曳线阵（Towed Line Array,TLA）接收拖曳船自噪声的地声反演方法。结合到达角和高分辨到达时间联合估计,在匹配场框架下研究如何利用机器学习加速地声反演。为了降低反演难度,论文首先分析了TLA距离和深度对地声参数敏感性的影响。仿真结果表明,通过设置合理的拖曳深度和距离,TLA可达到与全深度布放的垂直线阵（Vertical Line Array,VLA）、锚定在水底的水平线阵（Horizontal Line Array,HLA）和分布式传感网络（Distributed Sensor Network,DSN）这三类阵型相近的匹配场反演性能。在走航过程中,TLA不断获取舰船噪声用于匹配场反演。海底先验信息的缺乏和声学传播模型的多次调用导致反演效率低。为了加速反演,论文提出了一种基于高分辨到达时间的沉积层参数估计方法。在时域高旁瓣下,利用时域解卷积和波束形成,实现到达角和高分辨到达时间联合估计,并结合地震波数据分析中使用的tau-p关系估计沉积层层数和厚度。相比地声反演,该方法不需要在多维参数空间搜索,计算复杂度低。所获取的沉积层参数可作为匹配场反演的先验信息,以提高反演效率和准确性。匹配场反演等价于从高维参数空间的一个随机初始点出发,通过参数扰动不断更新参数向量,直至收敛。在传统匹配场反演过程中,所有参数扰动都需要调用计算耗时的声学传播模型判断接受或者拒绝,从而限制了反演效率。针对该问题,论文提出利用深度学习模型拟合地声参数与目标函数值间的正向映射,在迭代过程中,将其作为代理模型针对参数扰动的有效性进行预筛选;并进一步利用声学传播模型提高判断的准确性,以补偿深度学习模型的计算误差。预筛选处理减少了声学传播模型的调用次数,在不影响反演准确性的情况下,可极大降低反演耗时。论文通过仿真和海试数据处理,验证了基于高分辨到达时间的沉积层参数估计方法和基于深度学习的快速匹配场反演方法的可行性、高效性与准确性。利用TLA接收的舰船噪声快速获取参数估计值及其不确定性,有望实现大范围海底环境建模。

关键词：舰船噪声拖曳线阵快速匹配场反演时域解卷积 Tau-p关系参数扰动预筛选深度学习

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浅海舰船噪声声强流的垂直方向性

应用声学 2017年第1期36卷 73-80页

作者：侯文姝笪良龙孙芹东王文龙海军潜艇学院青岛266199

浅海环境中,确定性声源的多途声信号干涉使得接收点处声强流的方向发生改变,不再与声源位置处的声强流方向一致。只测量声场的标量声强时,无法得到接收点处声强流的垂直方向性,而基于简正波矢量场建模和仿真,可获得理想条件下宽带点声... 详细信息

浅海环境中,确定性声源的多途声信号干涉使得接收点处声强流的方向发生改变,不再与声源位置处的声强流方向一致。只测量声场的标量声强时,无法得到接收点处声强流的垂直方向性,而基于简正波矢量场建模和仿真,可获得理想条件下宽带点声源激发声场声强流的垂直方向性。本文采用单矢量水听器进行海上实验,获得了海洋环境噪声和干扰条件下舰船噪声声强流的垂直方向性。仿真和实验结果表明:远场条件下,浅海干涉现象引起接收点处声强流的方向(极角)随频率和距离变化,其时间-频率分布呈现与LOFAR谱干涉条纹相似的条纹,声强流的极角值主要分布在70?～110?范围内。

关键词：舰船噪声声矢量水听器声强流

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舰船噪声传递路径建模方法分析

数码设计 2017年第2期 17-20页

作者：王海玲厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院

本文以船艇为例,从船舶舱室噪声源及传递路径角度考虑,建立一种应用性广且可变的舰船噪声模型。采用模型识别的方法来提取舰船噪声有用信息。根据噪声贡献的大小,把船舶舱室分为若干个板块及子板块,基于Dijkstra算法,寻找船舶舱室噪声... 详细信息

本文以船艇为例,从船舶舱室噪声源及传递路径角度考虑,建立一种应用性广且可变的舰船噪声模型。采用模型识别的方法来提取舰船噪声有用信息。根据噪声贡献的大小,把船舶舱室分为若干个板块及子板块,基于Dijkstra算法,寻找船舶舱室噪声的主要传递路径,并给出相应的降噪措施,为船舶舱室噪声设计提供科学依据。

关键词：舰船噪声传递路径噪声模型 Dijkstra算法

基于最优回归理论的舰船辐射噪声指向性统计模型及分析方法研究

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船舶力学 2017年第11期21卷 1431-1439页

作者：刘彦森杨学猛李桂娟王杨水下测控技术重点实验室辽宁大连116013

文章在已有单航次的舰船噪声空间特性建模分析方法等研究成果的基础上,进一步研究了若干航次条件下的统计建模及分析方法。该研究主要以单一部位垂向剖面的噪声指向性为例,建立了基于最优回归理论的舰船目标辐射噪声特性的统计模型及分... 详细信息

文章在已有单航次的舰船噪声空间特性建模分析方法等研究成果的基础上,进一步研究了若干航次条件下的统计建模及分析方法。该研究主要以单一部位垂向剖面的噪声指向性为例,建立了基于最优回归理论的舰船目标辐射噪声特性的统计模型及分析方法,并开展了海上实测研究,验证了该模型及分析方法的正确性和可行性。该项成果为深入分析不同航行工况下各类舰船目标的噪声空间特性及其统计规律等创造了条件。

关键词：舰船噪声空间统计特性最优回归

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舰船噪声的状态空间重构与特征压缩

系统仿真学报 2003年第8期15卷 1079-1080页

作者：余秋星李志舜符新伟西北工业大学航海工程学院 22陕西西安710072

介绍了以Takens的嵌入定理为基础的状态空间重构混沌信号处理方法,为了降低特征维数、减小特征成分的相关性、突出特征的差异性,同时引入了K-L(Karhunen-Loeve)变换。利用舰船噪声信号的混沌特性,提出了一种基于状态空间重构与K-L变换... 详细信息

介绍了以Takens的嵌入定理为基础的状态空间重构混沌信号处理方法,为了降低特征维数、减小特征成分的相关性、突出特征的差异性,同时引入了K-L(Karhunen-Loeve)变换。利用舰船噪声信号的混沌特性,提出了一种基于状态空间重构与K-L变换相结合的特征提取方法,并用此方法对舰船噪声信号进行特征压缩。计算机仿真结果表明该方法具有较好的分类效果。

关键词：状态空间重构 K-L变换特征提取舰船噪声

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舰船噪声不同窄带包络间相关

声学学报 2002年第5期27卷 425-428页

作者：蒋国健马杰林建恒陈希信常道庆李学军蒋宇伦中国科学院声学所北海站青岛266023 北京长城无线电厂

给出了舰船噪声不同中心频率窄带包络间相关系数（频间包络相关）R和滤波中心频率差值（频差）△fni、起始滤波中心频率fn的值、滤波带宽△f以及时延τ的关系,并和海洋环境噪声的R～△fni曲线进行了比较。结果表明,舰船噪声频间包络相... 详细信息

给出了舰船噪声不同中心频率窄带包络间相关系数（频间包络相关）R和滤波中心频率差值（频差）△fni、起始滤波中心频率fn的值、滤波带宽△f以及时延τ的关系,并和海洋环境噪声的R～△fni曲线进行了比较。结果表明,舰船噪声频间包络相关和海洋环境噪声频间包络相关有显著差异。

关键词：舰船噪声窄带包络相关性无源声呐海洋环境噪声