一种基于自相关函数的幂律检测器

针对水下高斯噪声中非高斯瞬态信号的检测问题,在研究Nuttall提出的power-law(幂律)检测器的基础上,为了提高其检测性能,依据信号和噪声的自相关函数的差异,提出了基于自相关函数的power-law检测器,并对其参数的最佳选取及检测性能进行了仿真研究。仿真结果表明,基于自相关函数的检测器较基于DFT的power-law检测器性能有所提高,有一定的可行性。     

水声瞬态信号短时谱形态及谱相关法检测

通过对海上记录时间大于4h的几十条水声目标噪声进行归一化短时谱图即船谱图方法分析,归纳出一些典型的瞬态信号的时频分布形态。有竖条分布、横条分布、“麻花状”的共振峰滑动型和能量集中的正方型分布等,为进一步研究和识别瞬态信号打下基础。文章还调查了谱相关技术（二阶累积量谱）在干扰噪声中检测水声瞬态信号的性能。计算机模拟和对18个实际瞬态信号的分析说明用谱相关技术检测瞬态信号的有效性,近80％的实际信号比常规功率谱检测有3～6dB的增益。文章最后研究用谱相关提取瞬态信号模态的技术,给出了3个无源目标瞬态信号模态较清晰的图像,为识别瞬态信号提供特征。     

非平稳噪声背景下瞬态声脉冲检测新方法

针对非平稳噪声背景下瞬态声脉冲检测难的问题,基于倒谱信号的时域分布特征,提出利用倒谱—小波进行瞬态脉冲检测的新方法,经严格的理论推导证明了该方法的可行性。数值仿真和实验数据处理表明,倒谱—小波方法的检测概率远优于传统能量检测和基于DFT的Power-law检测,尤其在极低信噪比条件下,传统检测方法皆已失效,而本文方法仍然可以获得良好的检测效果。本文工作为进一步研究水声瞬态脉冲的检测提供了技术途径和理论依据。      

基于时间尺度域二维相关的宽带信号检测

按相关检测的思想,提出了基于小波变换(CWT)时间尺度域二维相关的宽带水声信号检测方法,并对其检测性能进行了仿真与实验分析,结果表明:基于CWT的检测器检测性能优于能量检测器,与匹配滤波器相比差别不是很大,而且基于CWT的检测器有很好的鲁棒性,特别是在低信噪比下的检测性能尤其突出。该方法不仅仅适合于宽带水声处理,也适合于处理波形和达到时间未知的暂态声呐、雷达及鱼雷自导等信号。     

基于经验模态分解的物体入水声检测及测向研究

物体入水声是一种瞬态信号,其波形由击水声和若干气泡脉动组成.传统的欠量信号处理方法对此类瞬态信号的枪测和测向会出现困难,尤其是在信噪比较低时检测不到入水声信号.经验模态分解是一种突出信号局部瞬态特性的非线性分析方法,将矢量传感器接收的声压、振速信息分解为不同的固有模态函数,利用文中提出的模态声强器的方位估计算法,可以实现瞬态信号的检测和测向.湖试和海试结果表明该方法能把本地干扰和入水声分解到不同的模态函数中,利用模态声强器可以在本地强干扰下有效检测到入水声信号出现的时间,并可以实现测向.     

瞬时频率方差检测器(VIFD)及其性能评价

匹配滤波器及相关器是在理想信道中白噪声背景下检测确知信号的最佳检测器,但由于水声信道的复杂性,这类理论上的最佳检测器在实际水声信道的应用中,性能产生严重蜕化。利用瞬时频率序列及其统计特征的估计结果,根据水声信道以及主动声呐工作环境的特点,提出了一种针对CW脉冲的回波信号的性能稳健的新型检测器一瞬时频率方差（VIF）检测器。根据理论分析、计算机仿真分析和实验验证,该检测器在非平稳的干扰背景和信道中具有很好的稳健性。对信号的起伏与衰落及多卜勒失配也有很好的适配性能。     

水声时变线谱建模与双稳态随机共振分析

建立了水声时变线谱的模型,将双稳态随机共振系统应用于水声时变线谱信号的检测,考查了随机共振系统对水声环境的适应能力,提出了设计水声线谱检测系统可以利用的外在参数。在信噪比变化、声压起伏、线谱漂移等情况下,仿真结果表明双稳态随机共振系统都能较好地工作。为水声领域新型线谱检测系统的设计提供了依据。     

基于时反镜能量检测法的循环移位扩频水声通信

海面的起伏和多普勒效应使得接收信号的载波相位发生跳变以及水声信道的多途扩展使得接收信号波形发生畸变,这严重影响循环移位扩频系统的性能.本文提出循环移位能量检测器算法,通过检测循环移位匹配滤波器的输出能量对系统进行解码,可有效解决载波相位跳变对循环移位扩频系统的影响;将时间反转镜技术与循环移位能量检测器相结合,进一步提出时反镜能量检测器算法,利用已检测到的符号对信道进行实时估计并进行时反处理,抑制了水声信道多途扩展的影响,保证了循环移位扩频系统可在低信噪比条件下工作.通过大连海上试验以及莲花湖湖上试验验证,在复杂水声信道多途扩展、载波相位跳变和低信噪比条件下实现了低误码水声通信.     

模态信息非完备采样对水下声源检测的影响及改进方法

给出了海洋波导中位置未知简谐声源的广义似然比检测器及其理论检测性能.通过对检测器中模态相关矩阵进行特征值分解,将该检测器分解为与各阶特征值相对应的谱成分.推导了各阶谱成分的统计特性并以此获得了谱成分对输入信号的空间处理增益,该增益与谱成分对应的特征值成正比.当模态信息采样不完备时,模态相关矩阵存在部分接近于0的小特征值,相应的谱成分对输入信号的空间处理增益与其余谱成分相比非常小.通过舍去这部分谱成分,提出了有效谱检测器.该检测器在保持其输出中目标信号成分与广义似然比检测器相同的基础上,有效减少了其中的噪声成分,因此,具有比广义似然比检测器更好的检测性能.在典型的浅海环境下进行仿真实验,仿真结果验证了理论分析、推导以及有效谱检测器的有效性,并且表明非完备采样程度越严重,有效谱检测器相对于广义似然比检测器的检测性能提高越显著.此外,有效谱检测器具有比广义似然比检测器更好的数值计算稳健性.     

一种水声环境下易于硬件实现的盲波束形成方法研究

针对水声环境和水声信号的特点,提出了一种基于高阶累积量的神经网络盲波束形成算法。该方法把高阶累积量可消除高斯噪声干扰这一特性和神经网络可并行计算的结构优势有机地结合起来,不但有效地避免了矩阵求逆运算,而且易于用硬件实时实现盲最优波束形成。仿真实验验证了该算法的有效性和正确性。