舰船辐射噪声超混沌现象研究

水下弱目标探测和识别一直是水声信号处理领域中研究的难点。从Lyapunov指数谱、吸引子相空间轨迹的演化、分形维数等方面，对船舶辐射噪声是否存在超混沌现象进行了研究。实验结果表明，船舶辐射噪声信号确实存在至少两个正的Lyapunov指数，即存在超混沌现象。辐射噪声吸引子在相空间中的轨迹具有多方向伸展的趋势，且不同类型目标的吸引子具有不同的分形维数。研究结果为建立精确描述辐射噪声信号的非线性模型、为水下弱目标信号探测和识别提供一定的理论依据。     

基于时延神经网络模型的舰船辐射噪声目标识别*

水声目标被动识别是水声信号处理领域的研究热点之一。海洋环境中存在的不规则噪声干扰,使得基于传统方法的水声目标被动识别技术在实际的应用场景中效果不佳。本文采用一种基于时延网络(Time Delay Neural Network,TDNN)模型的舰船辐射噪声目标识别方法,该方法利用目标的短时平稳特性和长时关联特性对目标的声纹特征进行建模,使用梅尔谱图提取目标信号的初级特征,再通过融合注意力机制和时延神经网络的深度学习模型实现高级特性提取,最后再利用余弦相似度实现不同目标的类别划分。该方法在ShipsEar数据集和自行采集的数据进行测试验证,目标识别准确率分别达到79.2%和73.9%,可证明本文方法的有效性。     

匹配场处理舰船辐射噪声级估计方法

针对水声信道对舰船辐射噪声声传播的影响,进而导致声源级测量结果不准确的问题,提出了基于匹配场处理的舰船辐射噪声级估计方法。在海洋环境噪声为空间均匀高斯白噪声的假设下,当海洋环境参数已知、信噪比满足一定要求时,匹配场处理能有效地给出被测噪声源的位置信息及该位置处的能量响应。从能量估计角度出发,推导了声源位置处匹配场输出响应的能量修正因子计算公式,从理论上证明了匹配场处理在被测声源位置处输出响应与能量修正因子的乘积为真实声源级的最小方差无偏(MVU)估计。该方法首先选择合适的声场计算模型计算拷贝场向量,对接收到的辐射噪声信号进行匹配场处理,得出接收信号级和被测声源位置;其次利用该位置所对应的拷贝场向量替换能量修正因子公式中的真实信道传输函数以计算能量修正因子的估计值;最后由接收信号级与能量修正因子估计值相乘得出舰船辐射噪声声源级的MVU估计。针对典型的浅海水声信道,进行了计算机仿真试验,结果表明:该方法能有效地进行舰船辐射噪声测量,当信噪比满足一定要求时,测量得到的声源级与实际声源级相比,误差小于1 dB。     

主成分分析在舰船辐射噪声分类识别中的应用

主成分分析(PCA)是经典的多元统计分析方法,在处理多变量综合问题方面有比较突出的优势。本文主要探讨了主成分分析在舰船辐射噪声信号分类识别中的应用。在经典功率谱的基础上尝试将PCA技术运用在两种不同的方法中,对两种舰船辐射噪声进行了特征提取和分类识别,得到了较好的效果。     

基于多途信道的舰船辐射噪声功率谱密度估计*

针对低信噪比下利用单水听器估计辐射噪声功率谱密度精度较差的问题,提出一种基于多途信道传输函数估计的垂直阵测量估计1 m处舰船辐射噪声功率谱密度的方法。该方法将信道传输函数表示为多途路径近场阵列流形向量的叠加,较快地估计了信道传输函数,将其用于舰船辐射噪声功率谱密度估计,可较简便地估计距声中心1 m处辐射噪声的功率谱密度,即谱源级。分析了产生功率谱密度估计误差的原因,包括信道估计误差和环境噪声引起的误差,为降低估计误差提供了理论依据。仿真结果表明,该方法估计1 m处辐射噪声功率谱密度的性能良好。     

遗传算法优化变分模态分解提取舰船辐射噪声特征线谱方法

特征线谱提取是舰船目标识别的一个重要研究环节,常采用传统的DEMON谱分析方法,处理过程中,一般对舰船噪声时域信号未予抑噪,低信噪比情况下,传统DEMON谱分析性能差。对此,提出一种采用遗传算法优化变分模态分解方法,用于分解舰船噪声原时域信号,获得抑制噪声后的舰船噪声重构信号,进而有效提取了舰船目标噪声幅度调制特征线谱。该方法首先采用遗传算法优化变分模态分解的两个关键输入参数(分解所取模态个数和惩罚因子),对变分模态分解得到的各阶固有模态分量加以判别,去除噪声主导分量,保留信号主导分量,使重构舰船噪声信号显著抑制了干扰噪声,然后对降噪后的重构信号进行频谱分析,获得目标噪声调制特征线谱。理论分析、仿真和实验数据处理结果表明,相比传统DEMON谱分析法,基于遗传算法优化变分模态分解的舰船噪声特征线谱提取方法具有更好的噪声抑制能力,所获取的舰船噪声幅度调制特征线谱信噪比明显高于传统DEMON方法,具有一定优势,前景良好。     

基于听觉特性的舰船辐射噪声信号仿真

针对工程应用中对舰船辐射噪声信号仿真结果在听觉感受上模拟度欠佳的问题,建立了一种基于音色参量谱质心的辐射噪声仿真方法。采用基于实测谱的连续谱仿真模拟,并且通过整体对比实测信号的听觉特性来搜索符合特征样本音色的线谱族幅值参量,在一定程度上改善了仿真信号的听觉特征。通过仿真最优匹配度趋势来寻求最优搜索次数,用以缩短仿真时间,得到了符合工程应用的结果。     

像增强器噪声频谱特性测试技术研究

对一台进口的像增强器信噪比（SNR）测试仪进行履行，重新研制和设计了测试仪的信号处理模块、计算机系统和测试软件，采用硬件滤波、软件数字滤波和快速傅里叶变换（FFT）相结合的方法实现了像增强器噪声的频谱特性测试。利用所研制的测试仪对多种型号的进口和国产像增强器的噪声频谱进行了测试分析，并给出了分析测试结果。     

一种重构辐射噪声调制谱的方法

在进行辐射噪声信号的仿真研究中,希望利用经滤波、特征提取等处理所得到的反映目标特性的线谱、连续谱、调制谱来重构辐射噪声,以便于研究辐射噪声在声场中的传播特性。本文提出了利用迭代算法估算调制深度谱的算法,给出了时域辐射噪声的重构模型,以实测数据的调制谱为出发点,来重构其时域信号,并对重构前后的调制谱进行了误差分析,取得了较好的效果。     

子空间降噪在舰船噪声混沌信号处理中的应用

结合混沌信号本身的特性采用子空间投影理论,研究含噪Lorenz模型信号和水下舰船噪声信号的降噪问题。讨论了延迟时间和嵌入维对降噪效果的影响,重点研究了为保持混沌信号的局部特性如何选择参与自相关函数计算的信号长度。采用分段自相关函数多次迭代的方法,保持了混沌的局部特性。仿真结果表明,降噪效果较为理想。     

超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统

介绍了一套自行研制的高功率超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统,该系统主要由TEM喇叭接收天线、同轴传输线、宽带示波器及微型计算机组成。其中,TEM喇叭上极板为等腰三角形金属板,顶角14°,高60 cm,下极板为80 cm×30 cm矩形金属板,两金属板间夹角为7°,采用同轴线直接馈电方式,馈电点高度1 mm。分析了测量系统的基本理论,采用时域有限差分和离散傅里叶变换相结合的方法对TEM喇叭接收天线的传递函数进行了计算,建立了信号衰减补偿方法。实测了抛物反射面脉冲辐射天线的辐射场,测得主轴上远区辐射场主脉冲波形与辐射天线的激励信号近似成微分关系,当激励信号的前后沿变快时,测得的辐射场也相应增大。测量结果表明,该系统能够反映脉冲辐射场的变化特性,具有良好的波形保真性和宽频带特性。     

超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统

 介绍了一套自行研制的高功率超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统,该系统主要由TEM喇叭接收天线、同轴传输线、宽带示波器及微型计算机组成。其中,TEM喇叭上极板为等腰三角形金属板,顶角14°,高60 cm,下极板为80 cm×30 cm矩形金属板,两金属板间夹角为7°,采用同轴线直接馈电方式,馈电点高度1 mm。分析了测量系统的基本理论,采用时域有限差分和离散傅里叶变换相结合的方法对TEM喇叭接收天线的传递函数进行了计算,建立了信号衰减补偿方法。实测了抛物反射面脉冲辐射天线的辐射场,测得主轴上远区辐射场主脉冲波形与辐射天线的激励信号近似成微分关系,当激励信号的前后沿变快时,测得的辐射场也相应增大。测量结果表明,该系统能够反映脉冲辐射场的变化特性,具有良好的波形保真性和宽频带特性。     

一种高功率共面馈电脉冲辐射天线的设计实验

设计了一种高功率共面馈电脉冲辐射天线。该天线馈源采用双组电大尺寸共面极板馈臂,将馈电点置于焦点处,与直径2.1 m的抛物反射面相配合,实现超宽谱短脉冲的有效定向辐射。提出了一种由同轴输入到4端输出的高功率馈电巴伦,解决了高功率情况下同轴线到4馈臂共面馈电问题。对所设计天线进行测试实验,结果表明：在馈电脉冲宽度为450 ps、峰值电压为142 kV时,辐射因子达到800 kV。     

Effects of cross-correlated noises on the relaxation time of the bistable system

The stationary correlation function and the associated relaxation time for a general system driven by cross-correlated white noises are derived, by virtue of a Stratonovich-like ansatz. The effects of correlated noises on the relaxation time of a bistable kinetic model coupled to an additive and a multiplicative white noises are studied. It is proved that for small fluctuations the relaxation time T_c as a function of λ (the correlated intensity between noises) exhibits very different behaviours for αD (α and D, respectively, stand for the ntensities of additive and multiplicative noises). When α>D, T_c increases with increasing λ. But when α相似文献   

交叉关联噪声对光学双稳系统平均首通时间的影响

研究了乘性色噪声和加性白噪声驱动的光学双稳系统中噪声对系统两个方向平均首通时间T₊（x_s1→x_s2）和T_-（x_s2→x_s1）的影响（平均首通时间是指从一稳态出发越过势垒到另一稳态所用时间的平均值）.通过Novikov定理和Fox近似方法得到相应的Fokker-Planck方程,利用最速下降法得到T₊（x_s1→x_s2）和T_-（x_s2→x_s1）的表达式.研究发现：乘性噪声强度Q和加性噪声强度D对T₊（x_s1→x_s2）的影响相同,对T_-（x_s2→x_s1）的影响不同;T₊（x_s1→x_s2）随乘性色噪声自关联时间τ的增大而增大,但随噪声间的交叉关联强度λ的增大而减小;T_-（x_s2→x_s1）随τ的增大而减小,随λ的增大而增大. 关键词： 平均首通时间 光学双稳系统 乘性色噪声 加性白噪声     

基于图像扩散去噪的距离特征量提取研究

距离特征量反映了目标运动过程中的距离变化率,该观测量可由目标辐射噪声LOFAR谱图的干涉条纹中提取得到。低信噪比情况下,由于噪声的影响,干涉条纹特征会变模糊,提取的距离特征量值精度会降低。为提高提取精度,提出了一种边缘定向增强型扩散方程去噪方法,对LOFAR谱图进行处理,使条纹特征更加明显。迭代次数对扩散方程去噪效果影响很大,根据相关性原理,提出了一种迭代次数选择方法。为了使条纹特征更加易于区分,提出了一种基于区域分割的图像二值化方法。数值模拟实验和海试数据处理结果表明,LOFAR谱图经过处理后,提取出的距离特征量精度明显提高。     

Effects of correlation time between noises on the noise enhanced stability phenomenon in an asymmetric bistable system

The effects of the correlation time τ between noises on the noise-enhanced stability (NES) phenomenon in an asymmetric bistable system driven by cross-correlated noise are investigated. The expressions for the average escape time from the left metastable state T_L and from the right metastable state T_Rare derived. The results indicate that: i) The NES effect is suppressed as the correlation time τ increases for two metastable states; ii) The increase in τ speeds up the escape process from the right state for positively correlated noise, whereas its role is reverses for negatively correlated; iii) In the escape process from the left state, the role of τ is opposite to that in escape from the right state.     

噪声相互关联时间对Logistic系统亚稳态稳定性的影响

研究了噪声交叉关联时间对Logistic 系统亚稳态稳定性的影响.利用最陡下降法导出了系统亚稳态到稳态的平均第一通过时间的表达式. 数值计算结果表明:内噪声、外噪声、 内外噪声的相互关联时间削弱了亚稳态的稳定性,而内外噪声的关联增加了亚稳态的稳定性.