基于多普勒特征的蝙蝠生物声呐环境识别及其水声场景应用

蝙蝠生物声呐仿生技术结合深度学习算法为智能信号处理领域带来了许多新应用和研究方向。飞行蝙蝠能利用回声与环境多普勒信息感知环境并识别目标,并以此为基础进行捕食、导航与交流等活动。通过研究飞行蝙蝠使用回声和多普勒信息感知环境和识别目标的生物机理,可以为人类创造更加高效、精确的探测和识别系统奠定基础。文中从飞行蝙蝠生物声呐感知系统的基本原理入手,建立了蝙蝠生物声呐飞行状态的杂波环境数学模型。针对发射恒频信号的蝙蝠,提出了一种基于时频特征平面与卷积神经网络的环境场景识别方法。通过时频分析获取杂波环境的多普勒与距离维特征,采用卷积神经网络从大量数据中高效地提取特征,根据不同方向杂波的多普勒与距离维差异实现环境识别。本研究通过计算机仿真对蝙蝠飞行过程中具备的环境分类与感知能力给出了数值模拟说明。仿真结果表明,所提算法具有良好的分类识别能力,且信噪比为30 dB时,对不同杂波环境的分类准确率可达96%以上。同时分析了飞行蝙蝠生物声呐环境识别技术在水声领域的应用,模拟海港口岸建立了水下声呐混响环境模型,并针对水下潜航器等运动平台环境类型识别进行了性能仿真验证。结果表明,所提模型与分类识别算法取得了良好...     

基于ADSP 21160的Hammerhead-PCI在声诱饵仿真系统中的应用

为解决声诱饵仿真系统中信号处理实时性的问题,引入Hammerhead-PCI板卡以提高信号处理速度.文章介绍了系统以及所用信号处理器的特点,着重描述了Hammerhead在系统中的应用方法及其效果.     

隐蔽通信中基于水声信道的密钥生成技术*

水声传感器网络实现了高度智能化、自主性强、分布式、全天候的水下信息采集、传输、处理及融合,是水下目标的监测、定位、跟踪与分类等应用的最佳选择之一。针对隐蔽传输中的加密,提出了基于水声信道响应特征产生密钥的方法,通过利用水声信道的短时相关性,通信双方实时的产生加密密钥,以保证信息的保密性能。通过将信息隐藏技术和密钥生成技术相结合,确保水声信息的隐蔽传输。仿真与试验结果表明,基于提出的密钥生成方法能够生成匹配密钥,为水声隐蔽通信提供加密支持。     

蝙蝠生物声呐距离超分辨能力仿生模拟

蝙蝠回声定位系统对目标方位、距离、运动速度的感知能力有待深入研究。文中试图通过计算机仿真模拟蝙蝠回声定位系统对于目标距离的感知机理。通过建立基于卷积神经网络的蝙蝠距离超分辨模型,提出了基于蝙蝠接收回波频谱的距离信息特征表征方法。采用卷积神经网络模拟蝙蝠脑内神经元对距离信息的感知,从而实现对蝙蝠距离超分辨的计算机仿真。通过时频分析获得的回波信号频谱零点位置随着目标间距的变化而变化,而卷积神经网络模拟的脑神经元可以很好地感知该种变化,从而实现距离超分辨。计算机仿真结果表明,当信噪比为20 dB,两点目标在空间间距上产生0.59μs以上的延迟回波时,文中所提仿生模型能够从中区分单点目标。其两点间分辨率小于蝙蝠信号带宽倒数的1/20,实现了距离超分辨。文中所提仿生算法,可以应用到雷达、声呐等系统,具有广泛的应用前景。