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1.
一种基于β-warping变换算子的被动声源距离估计方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
戚聿波  周士弘  张仁和  任云 《物理学报》2015,64(7):74301-074301
基于浅海简正波水平波数差与波导不变量之间的关系, 本文提出了一种适用于水平不变浅海声波导中接收信号自相关函数的频域卷绕变换算子. 该算子可以将接收信号自相关函数中的简正波互相关成分变换为时域上可分离的脉冲序列, 且脉冲序列的相对延迟时间包含声源距离信息. 利用已知距离的引导声源, 由单水听器记录的脉冲信号即可实现被动声源距离估计. 对仿真和实验获得的脉冲信号数据处理结果验证了该变换算子用于被动声源距离估计的有效性.  相似文献
2.
余赟  惠俊英  陈阳  惠娟  殷敬伟 《物理学报》2012,61(5):54303-054303
基于时空滤波理论, 采用相干函数、功率响应函数、扩展分布函数、双频函数四个系统函数较波导不变量更全面地描述了低频声场的相干结构. 理论分析、仿真研究和海试数据处理都验证了低频声场存在稳定的干涉结构, 当目标由远及近、又由近及远做匀速直线运动时, 相干函数(LOFAR图)的干涉结构为一簇类双曲线; 功率响应函数的干涉图表征了简正波群时延的差分, 体现了其频散特性; 扩展分布函数能反映LOFAR图上干涉条纹的斜率大小; 而双频函数能体现相慢度的差分. 各个系统函数均能特别突出干涉结构的某方面的特征, 各有特色.  相似文献
3.
王文博  黄勇  李淑秋 《应用声学》2014,33(5):391-396
本文主要讨论利用声场干涉现象由单水听器被动测距的可行性及测距性能,为此提出了单水听器波导不变量被动测距方法,通过提取LOFAR图上干涉条纹、使用简正波模型计算波导不变量、频域相关法估计相对速度,最后依据干涉条纹方程得到声源距离估计量。数值仿真和海上实验结果验证了单水听器被动测距的可行性,并具备一定测距性能,在3 dB信噪比环境中,对于7 km处的运动声源,平均测距误差小于5%。本文方法具有设备简单、易于推广至阵列信号处理等特点,为声纳信号处理环境宽容性的提高及环境适配声纳的设计开拓了思路。  相似文献
4.
韩梅  储泽国  笪良龙 《应用声学》2014,33(5):385-390
浅海频散特性导致声场在距离-频率平面形成干涉条纹,该干涉条纹蕴含着声源以及海底信息。本文通过降噪、滤波等方法,提取船舶辐射噪声干涉条纹中距离域干涉准周期、波导不变量以及去扩展衰减系数(不考虑扩展损失后接收到噪声级随距离的衰减程度)三种特征量的观测值,基于无限均匀沉积层海底模型,采用简正波计算程序理论计算上述三种特征量作为拷贝,提出一种以模拟退火法作为搜索寻优策略的新的匹配反演海底参数的方法。海试数据处理结果表明,该方法反演估计所得海底密度、声速、衰减系数三参数用于浅海负跃层条件下的声场预报效果比较良好。  相似文献
5.
王宁  高大治  王好忠 《应用声学》2013,32(3):224-230
海洋环境复杂性、多变性及其模型参数获取限制需要直接从实验数据中估计参数、评估 模型。在水声物理框架下,利用信道物理规律、特性,基于数据估计/提取模型参数或模型(模型函数),实现声场信息处理和控制具有学术价值和应用意义。本文综述波导不变量、格林函数提取和单边声场聚焦三种数据驱动声场信息处理与控制方法近年国内外相关研究进展。  相似文献
6.
介绍一种利用水声信道的统计不变特征(波导不变量)实现被动测距的方法。对接收LOFAR(Low FrequencyAnalysis Record)图使用HOUGH变换等边缘提取技术提取条纹,得到波导不变量以及抛物线参数的估计值,进而得到目标的CPA(Closest Point of Approach)点距离。矢量水听器的振速通道数据所得LOFAR图信噪比明显高于声压LOFAR图,可以提高测距精度。仿真和试验数据结果显示本方法能以较高的精度提取CPA点距离。对比波导不变量经验值和在线估计值所得最近点距离结果,发现使用具有一定精度的在线估计波导不变量值可以显著提高测距精度。  相似文献
7.
郭晓乐  杨坤德  马远良  杨秋龙 《物理学报》2016,65(21):214302-214302
针对浅海环境中传播的低频宽带水声脉冲信号,基于简正波水平波数差和波导不变量之间的关系,本文提出了一种利用距离-频散参数二维平面聚焦测距与匹配模态能量定深的目标声源定位方法.首先,通过将由频散参数和波导不变量表示的前几阶模态相速度与由环境模型计算的相速度进行对比分析,从而估计出前几阶模态的频散参数和环境的波导不变量.其次,利用估计出的频散参数值和波导不变量对接收信号进行消频散变换处理,只有当接收信号的距离参数等于目标声源距离时,各号简正波的幅度均达到最大值,在距离-频散参数二维平面上,出现声压聚焦的现象,利用此现象可以估计目标声源的距离.不仅如此,消频散变换后的接收信号,前几阶模态在时域上明显地分离开来,可以准确地估计出前几阶模态的能量,采用多模态能量匹配的方式,可以估计出目标声源的深度.最后,通过对仿真和冬季获得的气枪信号数据处理结果验证了本文方法的有效性.  相似文献
8.
鹿力成  马力 《物理学报》2015,64(2):24305-024305
海洋波导的存在使得信号在水中传播过程中产生频散, 从而降低了信号处理质量. 基于声场的波导不变特性, 给出了一种具有普遍意义的Warping变换, 这种变换可以将波导中的信号频散特性简单化. 数值仿真结果表明, 只需要知道波导不变量的取值范围就可以很好地提取出波导的频散曲线, 数值仿真和海上实验数据给出了较为理想的结果.  相似文献
9.
林旺生  梁国龙  王燕  付进  张光普 《物理学报》2014,63(3):34306-034306
浅海低频声场呈稳定而显著的干涉特征,并蕴含声源状态和波导特性等信息. 本文研究运动目标辐射声场干涉结构的简化映射以及映射域能量分布对目标运动状态的指示特征. 理论分析了声压场和矢量声场空(时)频干涉谱图的二维傅里叶变换映射特征,推导了匀速运动目标时频干涉谱图映射域能量脊斜率与波导不变量以及距变率、航向角的关系式,证明了映射域脊斜率符号、脊斜率绝对值变化等对目标来袭或远离以及目标威胁程度的指示,并进行了数值仿真和海上试验研究. 实测结果与理论、仿真分析有较好的一致性. 研究结果表明:二维傅里叶变换可将声压场和矢量场时(空)频谱图干涉结构简化,匀速运动目标辐射声场干涉结构映射域的能谱脊斜率、距变率、航向角与波导不变量有解析关系式,声强谱、动能密度谱、声强流谱等声场干涉结构经映射后更为一致,映射域脊能简明的指示目标运动状态和威胁程度. 关键词: 目标运动指示 二维傅里叶变换 波导不变量 声场干涉结构  相似文献
10.
宋文华  胡涛  郭圣明  马力 《物理学报》2014,63(19):194303-194303
针对浅海内波引起波导不变量变化的问题,利用声场波导不变量的概率分布并结合声场简正波的理论,研究了内波活动下波导不变量的时变性,给出了波导不变量变化的机理和规律. 具体结论是,在负跃层波导中,声场的波导不变量的最大概率取值具有明显的频变特性. 内波环境下,当声传播方向与内波波阵面平行时,接收声场简正波的幅度变化不大,但是简正波的相慢度差和群慢度差的变化却能引起波导不变量最大概率取值的变化;而当声传播方向与内波波阵面垂直时,内波引起的简正波耦合同样会导致波导不变量的最大概率取值的明显变化. 关键词: 负跃层波导 内波 声场 波导不变量  相似文献
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