解调带宽对船舶辐射噪声调制谱的影响

利用傅里叶分解原理建立了幅度调制的船舶辐射宽带噪声信号数学模型,导出了基于平方解调算法船舶辐射噪声调制谱数学表达式。通过理论分析和仿真计算得到了关于调制谱分析两个新的结论:(1)解调性能与解调处理带宽关系:在声呐接收的船舶辐射噪声各频带调制度相同时,解调性能正比于解调所采用的带通滤波带宽,解调所采用的带通滤波带宽越宽,解调谱信噪比越高;(2)宽带解调谱和子频带解调谱之间关系:船舶辐射噪声宽带解调谱可以近似认为各子频带解调谱之和。为了验证以上两点结论,对实际船舶辐射噪声解调谱进行了相应处理,结果与仿真计算吻合较好。     

按辐射噪声平均功率谱形状识别船舶目标

本文介绍根据辐射噪声的平均功率谱的形状识别两种不同型号的船舶目标的方法。通过给船舶辐射噪声的自相关函数及功率谱密度函数以“Ecs”噪声的模型,并对这种噪声模型进行详尽的分析,找到了为数很少的有效识别特征。利用平均功率谱的最大值位置M和归一化平均功率谱级的二阶中心矩m₂作为识别特征,采用分段线性分类器的“M-m₂平面分割法”对两种不同型号船舶目标的正确识别率达到92％。本文说明,根据辐射噪声的平均功率谱级曲线的形状来识别不同类型的船舶目标的方法是有效的。与通常采用的相关分类法、距离分类法、加权距离分类法等几种方法相比,本文提出的M-m₂平面分割法的性能是优越的。     

船舶辐射噪声模式识别

本文用模式识别技术,对航道上航行的船舶进行分类判决.根据船舶辐射噪声的二阶统计特性——自相关函数,我们提取了四个特征量,用统计判庆理论对三类船舶的辐射噪声进行了分类判决.文中给出了海上实验数据的分类结果.     

利用盲反卷积和混沌振子增强船舶辐射噪声解调线谱

针对经典解调方法中心频率、带宽选择困难和解调线谱受带外噪声干扰难以分辨等问题,提出采用盲反卷积和混沌振子方法抑制带外噪声,增强船舶噪声解调线谱。该方法通过Duffing振子预检宽带船舶噪声低频弱周期信号,随后将相应频率作为最小噪声幅值比反卷积(MNAD)方法的先验参数,利用MNAD方法自适应搜索解调频带得到可清晰分辨的高信噪比解调线谱。仿真和实测数据分析表明,该方法较经典解调方法和其他盲反卷积方法,可获取更佳的中心频率和滤波带宽,所得解调线谱的窄带信噪比DF值最高。     

激光测距在测量船舶近场辐射噪声中的应用

本文主要阐述在海上测量船舶的近场辐射噪声中，利用激光测距，快速，准确得到了被测船舶与测量水听器之间的正横距离。     

基于相位调制-解调的光纤激光相位噪声检测方法研究

在主动相位控制相干合成中,常用的光纤激光主动相位控制方法主要有外差法、多抖动法和随机并行梯度下降算法等. 基于多抖动法和外差法的原理,提出了一种新型的基于相位调制-解调的相位检测与控制方法. 该方法利用周期信号对参考光进行相位调制,将调制后的参考光与待检测信号光进行相干检测,通过对相干光强信号和相位调制信号的融合处理,实现相位噪声的检测和控制. 对该方法进行了数值模拟和实验研究. 实验结果表明,对于频率为2 kHz,噪声范围为[0,2π)的正弦噪声,相位检测精度优于λ/50,控制精度可达 关键词： 光纤激光 相干合成 相位噪声检测 调制-解调     

船舶辐射噪声的自然尺度特征

船舶辐射噪声是非常复杂的,寻找新的特征是目前水下目标识别中的一项非常迫切而艰巨的任务。本文在研究了相空间重构技术的基础上,基于混沌信号的自然尺度提出了一种新的船舶辐射噪声的特征提取算法,此特征在分类识别实验中获得了比较好的效果。实践证明,船舶辐射噪声的自然尺度特征是一种比较有效的特征,它不仅具有较好的实时性,而且具有较高的识别率。     

船舶辐射噪声的混沌现象研究

水下弱信号的检测和识别是当今水声信号处理领域中存在的难题.应用混沌、分形理论,从根空间轨迹、Lyapunov指数和关联维等方面研究了船舶辐射噪声的混饨现象,发现船舶辐射噪声信号的确存在混沌吸引子,且不同类别的信号具有不同的吸引子维数.这一结果将为水声信号处理,为水下目标探测和识别提供崭新的理论手段。     

船舶辐射噪声信号仿真及评价

船舶辐射噪声信号仿真应尽可能多地仿真特定船舶辐射噪声的信号特征,达到具体应用对信号仿真度的要求。对船舶辐射噪声仿真信号进行评价,是调整仿真参数和判定仿真信号是否达到要求的必要步骤。该文给出了一套对实测船舶辐射噪声信号进行重构仿真及评价的方法,仿真过程考虑了信号的听觉、连续谱、调制谱和线谱特征,评价方法对各特征进行指标提取和量化,并通过实测与仿真信号之间的相似度计算评价仿真信号的仿真度。对实测船舶辐射噪声信号进行重构仿真的试验结果显示,仿真信号具有较高的特征仿真度,与计算的仿真度评价数值一致。     

海面动态波动引起的船舶辐射噪声线谱伴随调制特性

针对海上实验发现的船舶辐射噪声载波线谱两侧对称出现伴随线谱现象,建立了基于抛物方程近似理论的动态起伏海面条件下连续波信号传播预报模型,揭示了海面风速、收发距离、声源深度等因素对伴随调制线谱频率间隔和强度的影响规律。数值仿真结果表明,伴随调制线谱与其载波线谱的频率间隔由具有稳定频率的海面涌浪决定;伴随调制线谱强度随海面风速增大而增大;不同收发距离和声源深度等条件下伴随调制线谱强度随距离的变化趋势与其载波线谱强度基本一致,近水面（平均深度3 m以内）声源上移和下移伴随调制线谱能量大致相当,比载波线谱能量低约10 dB;除了载波传播损失大的深度外,非近水面声源上移和下移伴随调制线谱强度能量相差较大,比载波线谱能量整体上低约20 dB以上。对海上实测水面船辐射噪声数据进行长时间窗时频分析表明,上移和下移频率伴随调制线谱与载波线谱的间隔为0.1 Hz左右,伴随调制线谱强度与载波线谱强度相差约10 dB,与仿真分析结果一致。海面动态波动引起的船舶辐射噪声线谱伴随调制特性对水中目标特征识别等具有重要价值。     

Phase-coupling characteristics of ship radiated-noise demodulation spectrum and application

To solve blade number characteristic extraction problem of low noise ships,phase characteristics of ship radiated-noise demodulation spectrum harmonic components using higherorder spectrum analysis were considered.Through analyzing a large number of ship radiated noise data,it points out the existing phase coupling relationship between two or three harmonic components of demodulation spectrum.The phase difference between line spectrum of blade frequency and the sum of line spectrum at shaft frequency and its some harmonic commonly is zero or other constant.Higher-order cumulant is given and higher-order spectrum is simulated when above phase difference is a non-zero constant.The application of phase coupling relationship is studied.According to the higher-order spectral analysis of some weak modulated ship radiated noise,it is indicated that the phase coupling relationship and higher-order spectral analysis can improve the ability to extract propeller parameters,especially for the weak modulation.     

舰船噪声调制谱谐波族结构特性理论分析

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。     

Theoretical analysis of the ship noise demodulation spectrum harmonic clan feature

The structure law of the ship noise demodulation spectrum harmonic clan feature and corresponding applications to the recognition problem are studied by theoretical derivation and sample analysis.In order to recognize the propeller blade-number,the ship propeller cavitation noise model is established on the basis of five hypotheses.Further,the mathematical expressions of the structure law are deduced by the model.And the class space of the propeller blade-number is analysed mathematically.The results can be applied to target recognition as expert knowledge.Finally,the demodulation spectrum harmonic clans of experiment samples are obtained by using the wavelet packet.The structure law is validated by the statistic analysis of experiment samples.It is shown that the statistical average results of experiment samples are consistent very well with the theory structure law,and 78.6% of the samples basically accord with the theory structure law.     

单点相移光纤光栅光谱特性的研究与应用

可调谐窄线宽掺铒光纤激光器具有线宽窄、噪声低等优点,在光纤通信、光纤传感、相干探测和合成等方面有广泛的应用。根据传输矩阵法, 利用Matlab软件仿真出单点相移光纤光栅的透射谱,通过对不同相移量、不同相移点位置、不同光栅的长度以及不同纤芯有效折射率的单点相移光纤光栅透射谱进行分析,得到了影响其相移峰的透射率、线宽、位置的主要因素,并提出了一种利用相移量为π且相移点在中点的相移光纤光栅作为滤波窗口的可调谐窄线宽掺铒光纤激光器的方案。     

一种光纤波长解调光谱峰值定位算法

提出一种基于低复杂度Levenberg-Marquarat的光纤波长解调光谱峰值定位算法,该算法相对于现有的功率加权算法和高斯-多项式拟合算法,具有高精度定位光谱峰值的优点,实验结果表明,在高性噪比情况下,采用基于低复杂度Levenberg-Marquarat的峰值定位算法可以有效地抵制噪声提高解调精度,将光纤波长解调误差控制在1pm内。通过简化后的数据处理过程,可以满足高速解调的要求,便于在数字电路上实现。     

一种光纤波长解调光谱峰值定位算法

提出一种基于低复杂度Levenberg-Marquarat的光纤波长解调光谱峰值定位算法,该算法相对于现有的功率加权算法和高斯-多项式拟合算法,具有高精度定位光谱峰值的优点,实验结果表明,在高性噪比情况下,采用基于低复杂度Levenberg-Marquarat的峰值定位算法可以有效地抵制噪声提高解调精度,将光纤波长解调误差控制在1pm内。通过简化后的数据处理过程,可以满足高速解调的要求,便于在数字电路上实现。     

Noise reduction in the Fourier spectrum of Hartmann patterns for phase demodulation

A simple method to reduce the noise in the Fourier spectrum of Hartmann patterns for filtering the fundamental sidelobes (first harmonics) is presented. The method consists on replacing the Hartmann pattern by a fringe pattern within a circular pupil. The fringes are cosine square type and the pupil is apodized with a Gaussian function. These fringes follow the centroid spots of the Hartmann pattern along the horizontal and vertical directions. The width of the fringes in each direction is constant and it is determined according to the distortion of the Hartmann pattern. In this way, it is possible to obtain the wavefront’s slopes more accurate in comparison with the traditional method. We present experimental results to show the advantages of our method.     

FBG反射谱展宽效应的高速解调算法研究

FBG传感器在非均匀应力场下因光栅啁啾而产生反射谱展宽,从而影响了低采样率下高速解调的精度和稳定性。针对这个问题,分析了造成异形反射谱的原因,阐述了在反射谱展宽效应下FBG的高速解调原理。通过实验,对比了高斯拟合、B样条插值以及三次样条插值三种算法的寻峰效果;根据误差理论,结合实验结果,给出了三种寻峰算法在此种情况下的均方差(MSE)以及最大峰值误差(MPE)。结果表明,当FBG传感器反射谱展宽时,三次样条插值算法有更好的稳定性。     

F-P标准具温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响

F-P标准具的特性易受温度影响,温度变化时,其透射峰会发生漂移,将其应用于光纤光栅波长解调时,温度波动会给波长解调精度带来影响。分析了F-P标准具的温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响程度,并分别采用温度稳定性为1.5 GHz和3 GHz的F-P标准具进行了稳定性和重复性实验。实验结果表明:光纤光栅传感器的中心波长不同,由F-P标准具的温度特性产生的解调误差也不同;采用2种F-P标准具测得的稳定性误差最大值分别为0.528 pm和0.676 pm,重复性误差最大值分别为1.77 pm和2.01 pm。