被动时反混响抑制方法研究

混响是主动声纳检测中主要的背景干扰,由于其一系列特殊的性质,混响抑制一直是困扰声纳信号处理的难题。文中研究了时反混响抑制方法,并在此基础上提出了一种基于前向预测的被动时反混响抑制新方法。该方法的基本思想是：利用目标回波出现前一时刻的混响信号进行时反算子分解获得一个混响子空间,并将其作为目标回波出现时刻返回信号的混响子空间的一个预测,然后利用被动处理来抑制接收信号中的混响分量,同时保持或增强目标回波分量。该方法不仅避免了主动时反信混比增强方法需要对各个可能存在目标的距离依次进行主动发射一接收处理的重复操作,还解决了当前被动时反混响抑制方法可能会使目标回波和混响同时被抑制的问题。针对典型浅海波导环境,通过计算机仿真实验验证了所提方法的有效性。     

2019年空时自适应处理技术研究热点回眸

 空时自适应处理可以联合空域和时域进行二维自适应滤波,是运动平台雷达系统中进行杂波抑制和目标检测的关键技术。近年来,空时自适应处理技术迅速发展,其应用领域也在不断扩大。概述了2019年空时自适应处理领域所取得的重要研究进展,展望了未来空时自适应处理技术的发展趋势。     

基于DenseNet的机载雷达动目标检测

针对传统机载雷达运动目标检测方法所需训练距离单元较多的问题,将运动目标检测问题转化为多分类问题.首先,基于少量训练距离单元数据构建分类所需的训练数据集;然后,基于卷积神经网络DenseNet构建多类分类器;最后,利用训练后的分类器提取雷达空时回波数据特征,进行目标检测和参数估计.仿真结果表明:基于DenseNet的机载雷达动目标检测方法能够有效检测目标,估计目标的距离、多普勒频率等参数.相比传统空时自适应处理方法,该方法能够显著减少所需训练距离单元数量;相比现有基于分类的目标检测方法,该方法能够有效提高目标检测和参数估计的准确度.     

TSD信道中RCI检测器性能与宽容性

为提高混响限制下检测器的宽容性,采用理论分析和实验研究了一种基于随机时间扩展失真(TSD)对信道建模的方法.分析了基于该模型对信道建模来修正介质传播造成的影响,根据广义似然比检测(GLRT)准则推出的一种最优检测器——分段拷贝相关积分器(RCI).采用线性调频(LFM)发射信号通过仿真以及对实际数据的处理对分析结果进行了验证.研究结果表明:在混响限制条件下,采用TSD对信道建模,RCI检测器可以提高混响背景下主动声纳的检测性能.研究结论为水下失真信道中信号检测问题的解决提供一个有效途径.     

计转数空炸引信自适应炸点控制技术

针对计转数定距技术不能保证炸点与高速运动目标处于最佳距离的问题,提出了计转数空炸引信自适应炸点控制技术。该技术根据弹目相对运动自动调整起爆时机,使炸点位置与目标间的相对距离为最佳起爆距离。以弹目迎面交会过程为例,分析了自适应炸点控制的原理和实现方法,并利用某小口径高炮空炸弹药外弹道模型,仿真计算了炸点-目标距离误差随目标速度和拦截距离的变化情况。结果表明,自适应炸点控制技术在攻击高速运动目标时,具有比计转数定距技术更高的炸点-目标距离控制精度,可以有效地提高弹药对目标的毁伤能力。     

基于信号拟合和目标跟踪的正侧视雷达无模糊径向速度估计

最小可检测速度和最大无模糊速度之间的矛盾是空时自适应处理（STAP）、沿航迹干涉（ATI）等传统处理方法不能完全解决的问题。文中研究机载多通道正侧视雷达在不具备波束扫描能力情况下的运动目标无模糊速度估计问题。通过测量运动目标在方位子驻留间的距离变化实现无模糊的径向速度粗估计,然后在修正的单次快拍信号模型基础上利用运动目标导向搜索提高估计精度。仿真分析和实测数据处理表明该算法能有效解决测速模糊问题和对运动目标进行正确定位．     

提高空时自适应处理稳健性的一种新方法

常规空时自适应的加权存在时间滞后问题.在载机运动情况下,若空时自适应处理不能有效地形成足够宽的零陷,处理性能将严重降低.针对机载相控阵雷达杂波谱特性进行了研究,通过对空时采样数据引入杂波谱展宽的影响,提出一种自适应零陷加宽技术.由于零陷的加宽,在杂波内部运动情况下,仍能够较好抑制杂波,从而提高算法的稳健性.基于仿真数据和实测数据的仿真试验均表明,该方法可以有效加宽杂波零陷,且增加的运算量很小,对杂波内部随机运动具有很好的稳健性.     

机载MIMO雷达修正GMB降维方法

针对MIMO雷达空时自适应处理运算量和杂波抑制性能难以兼顾的问题,建立了MIMO雷达杂波数学模型,提出了机载MIMO雷达的修正广义相邻多波束降维方法。该方法基于局域化处理的思想,通过选取特定的发射波束、接收波束和多普勒通道,利用空域两维波束形成和时域多普勒滤波方法进行空时自适应处理。对该方法在不同误差条件下杂波抑制性能进行了仿真实验,结果表明:提出的修正广义相邻多波束方法能够大幅降低运算量和样本需求数,有效抑制杂波,提高慢速目标的检测能力。     

时域加权稀疏约束的空时自适应处理算法

1DT是典型的时空级联的后单多普勒空时自适应处理的方法,能够显著降低对独立同分布样本的需求量和空时自适应处理时的运算量,但是进行时域处理时对主瓣杂波的抑制效果较差。针对此问题,提出一种利用时域滤波器频率响应的稀疏特性进行加权稀疏约束的自适应滤波器设计算法。在时域自适应滤波器的模型中加入对旁瓣的稀疏约束,并构造加权矩阵对稀疏约束加权。仿真实验表明：此方法在有效抑制主瓣杂波的前提下能够降低副瓣,并且当存在天线幅相误差时具有较好的稳健性。     

基于双通道神经网络时频掩蔽的语音增强算法

为提高语音增强算法消除方向性噪声和抑制混响的能力,结合单、多通道处理信号的优势,提出了双通道神经网络时频掩蔽语音增强算法.首先,利用改进的多分辨率耳蜗动静态特征,结合依据信噪比优化的自适应掩模,对双麦克风信号分别进行单通道神经网络初步语音增强,达到全面利用语音非线性特征改善感知度的目的;其次,提出一种基于自适应掩模方向矢量定位法,精确计算语音、噪声的空间协方差矩阵和方向矢量,在带噪和混响的环境下精确定位目标声源;最后,输入信号到卷积波束形成器中,进一步去噪和抑制混响.实验结果表明:与其他单、多通道语音增强算法相比,重构语音具有更好的语音质量和可懂度.     

基于稀疏恢复的直接数据域STAP算法

在机载/星载雷达系统中,空时自适应处理(STAP)可有效抑制杂波并实现动目标检测。基于统计的STAP算法通过平稳的训练样本来估计检测单元内的杂波协方差矩阵,并设计相应的滤波器以提高检测单元的输出信杂比。但训练样本的平稳性在实际快变的杂波环境中无法保证,因而此类算法在实际非均匀杂波环境中性能较差。该文通过挖掘检测单元数据在角度-Doppler域上的稀疏性,提出一种新的直接数据域STAP算法。该算法通过稀疏恢复来获得检测单元的高分辨空时谱估计,有效地避免杂波旁瓣对目标检测的影响,进而实现不经过杂波抑制而直接运动目标检测的目的。同时由于不使用训练样本,可很好地避免训练样本内的非均匀性,该算法在实际非均匀杂波场景中有更广泛的应用前景。     

基于改进的自适应混合高斯背景模型的车辆检测方法

针对静止摄像机条件下运动车辆的检测问题,提出一种改进的自适应混合高斯背景模型的方法.该方法初始时通过三帧差分法判断运动目标所在区域,运用提出的区域背景更新算法生成初始背景图像,然后在Stauffer等人提出的自适应混合高斯背景模型的基础上融入帧间差分和背景差分相结合的方法用于判定运动目标区域和背景区域,通过对背景区域和运动目标区域设置不同的学习率来更新背景模型,提高了模型的收敛速度.实验结果表明,同传统检测方法相比,改进的算法能较快地初始化背景模型并能有效地检测出运动车辆,有较强的鲁棒性和较好的自适应能力.     

基于正负斜率调频多带Chirp信号的移动目标参数估计

由于移动目标产生多普勒频移受到Chirp信号的调制,已有的单带线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)信号对移动目标的速度和加速度估计方法存在较大误差。在多带Chirp系统中,通过对正负斜率调频多带Chirp信号进行差拍处理与傅里叶变换有效地抑制了这种因素引起的误差。除此之外,正负斜率调频多带Chirp信号测速方法有效地提高了移动目标分辨距离。同时,通过对接收信号的差拍结果进行基于重排的平滑伪魏格纳威利时频分布（reassign smooth pseudo wigner ville distribution,RSPWVD）与Radon变换,恒虚警（constant false alarm rate,CFAR）检测和阈值处理,实现对移动目标的加速度和速度估计。给出了移动目标速度与加速度估计算法,具体实现步骤和仿真结果。仿真实验验证表明,改进后的移动目标参数估计方法对低速移动目标测速精度有明显提高。     

基于AM5708的智能多目标跟踪监控系统设计

监控系统的视频序列往往受到环境噪声、运动目标繁多和目标遮挡的影响,针对传统视频监控无法对人员实施有效检测、跟踪和计数的问题,设计一种基于ARM的智能多目标跟踪监控系统.从整体性角度阐述系统硬件设计方案和软件环境搭建.在算法实现方面,基于改进的自适应高斯混合模型和卡尔曼滤波实现了目标检测和跟踪,引入匈牙利算法进行数据关联来解决多目标跟踪的任务指派问题,同时利用检测目标和预测目标之间的欧式距离以及卡尔曼滤波解决了遮挡问题.实验结果表明,系统在场地和摄像头视角有限的情况下可以有效跟踪到6个运动目标,其平均处理能力保持在18帧/s.     

基于声相关的海底回波仿真

为了弥补声相关计程仪(ACL)工作原理只能利用几何关系描述的不足,以声呐方程为基础,采用Kirch-hoff近似模型,研究了基于混响网络模型的海底回波.利用仿真回波数据及时-空相关函数,推导出船速从一维到三维不同条件下,采用平面阵进行接收时,满足两接收阵元接收回波相关性最大的条件,从而给出了波形不变性原理的一种数学描述方法.仿真结果证明了该描述方法的有效性.     

模拟深海采矿混响环境实验装置研究

针对真实深海采矿环境下实时微地形超声探测声信号获取难的问题,设计并建立了一套能模拟真实深海采矿混响环境的超声探测实验系统.在对螺旋采掘头结构简化的基础上,利用Fluent模拟了螺旋采掘头与多组叶轮模型对水下流场的影响,对二者所得的水下流场进行比较后,确定所选叶轮模型能较好地反映真实采矿环境.随后针对叶轮模型,实验测量了泥沙垂向浓度分布,验证了设计模型的正确性.最后进行超声探测实验,结果表明,悬浮泥沙不仅对声波产生黏滞和吸收,而且会产生严重的混响干扰,通过该超声探测系统的时间增益补偿,可有效抑制混响干扰,增加目标检测概率.本项研究为深海采矿混响环境下的超声微地形探测提供了研究基础.     

水下被动定位方法回顾与展望

被动定位,特别是远程被动定位是声纳技术发展的关键和难点。为了提高声纳的探测性能,近年来,在传统的三子阵定位法基础上,出现了一此新的定位方法－－目标运动分析（TMA）和匹配场处理（MFP）。本文分别介绍了3种方法的基本原理及主要实现方式。分析了传统三子阵定位法的局限性。对目标运动分析和匹配场处理技术介绍了其研究热点和发展趋势,这两方面的研究相辅相成,成为今后一段时间内远程被动定位技术的发展方向。     

Reverberation nulling and echo enhancement at low frequency using waveguide invariance

Based on the fact that the transfer function vector between a source receiver array and the dominant scatterer of boundary reverberation at a range can be obtained from the corresponding reverberations scattered from this range cell, a reverberation nulling concept using time reversal processing has been proposed. However, current reverberation nulling methods have certain limitations when applied into practice, which would null boundary reverberation and target echo simultaneously. As a solution, a passive reverberation nulling and echo enhancement method at low frequency using waveguide invariance is proposed in this paper. In this method, the reverberation subspace for the target range cell is not obtained directly from the return signals scattered by the target range cell but from the return signals scattered by a range cell located before the target using waveguide invariance, so as to suppress the reverberation embodied in the target echo by passive reverberation nulling. Besides, a range-dependent optimal weighting vector rather than conventional projector matrix is deduced to null the reverberation component meanwhile maximizing the target echo, thereby enhancing the echo-to-reverberation ratio furthest. Numerical simulations in typical range-independent shallow water environment demonstrate the efficacy and the improved performance of the proposed method for echo-to-reverberation enhancement.