基于自适应尺度变换-双稳态随机共振模型的BPSK信号检测算法

为提升在强噪声背景下对二进制相移键控(binary phase shift keying, BPSK)信号的检测性能, 针对主流方法在抑制噪声过程中信号受到一定程度的削弱、信号处理系统引入新噪声导致检测性能下降的问题,提出了基于自适应尺度变换双稳态随机共振模型的BPSK信号检测算法。对于经典的双稳态随机共振系统只能处理小幅度、低频段的周期信号的情况, 首先将双稳态随机共振系统进行尺度变换, 证明在高采样率条件下, 双稳态随机共振系统可应用于高频的BPSK信号, 并基于Neyman-Pearson准则设计了非线性阈值检测系统, 推导且定量表示出检测器的误码率, 以此作为反馈量, 自适应地调节系统参数, 构建了信号检测的完备流程。通过仿真实验验证了尺度变换的可行性以及所提算法的适用性, 为低信噪比条件下的弱BPSK信号检测提供了理论依据。     

基于线谱特征的水下目标识别仿真实验研究

水下目标识别技术是世界各国十分重视的研究课题之一,在国民经济尤其在军事领域中,具有重要的应用价值。船舶辐射噪声中有着很强的线谱成份,这些成份分类或识别往往是非常有价值的。因此,利用线谱特征对舰船目标进行识别是水声领域研究的重要内容。本文在研究舰船辐射噪声线谱提取逄法的基础上,对多种型号和多种工况的大量噪声样本,进行了线谱提取。针对舰船辐射噪声线谱分布的特殊性,提出了筛选法和模糊推理分类法。利用这些     

巡航导弹的被动声检测与分类技术

给出了一种基于被动声信号处理技术的巡航导弹被动声检测与分类技术。在检测目标时 ,综合利用目标声信号与环境信号的能量、过零率及线谱对频率的变化量构成多边界判决函数 ,在分类时提取Mel倒谱特征参数 ,利用隐马尔可夫模型进行分类。通过对实际的 4类目标噪声信号进行检测和分类实验 ,结果令人满意 ,证明了该方法的优越性和工程应用前景。     

线谱频率帧内、帧间联合预测算法

为充分利用线谱频率的帧内及帧间相关性降低语音的编码速率,设计了基于偏最小二乘及其简化算法的帧内、帧间联合预测模型.该模型可根据浊清音出现次序的不同,利用前后帧的线谱频率及当前帧的第i-1个已预测的线谱频率对当前帧的第i个线谱频率进行预测.结果表明,偏最小二乘模型及其简化模型均有效降低线谱频率的动态范围,其中基于偏最小二乘回归算法的预测模型最为精确,而简化模型的运算量及计算复杂度均优于偏最小二乘回归算法的预测模型,在采用(4,6)分组SVQ量化器对LSF参数预测误差进行量化时,每帧仅用7比特即使平均谱失真小于1dB,较2.4 kbps下MELP编码标准中每帧对线谱频率的量化比特节省了18比特.     

EEG动力学模型中随机共振现象的仿真研究

脑电图(electroencephalogram,EEG)中随机共振现象的研究对于分析大脑系统的行为具有重要理论意义和应用价值.为了模拟大脑系统中检测信号的机制,提出使用信噪比、互相关系数、互信息率对比评价方法,对EEG动力学模型中随机共振现象进行了研究.实验结果表明,EEG动力学模型不但存在着周期随机共振现象,同时也存在着非周期随机共振现象.此研究为大脑系统中存在着随机共振现象的观点提供了一种新的证据.     

基于子波变换的水声信号去噪方法研究

针对水声信号的低信噪比、非平稳性等特点，在对采集到的水声信号进行分析处理的基础上，提出了一种水声信号去噪的方法。该方法首先对采集到的低信噪比水声信号进行滑动取值，分别利用子波变换求功率谱，并进行统计平均，确定代表水声信号特征的频谱分量，去除不稳定的随机频谱分量；然后利用子波反变换将处理后的功率谱变换为时域信号；再利用子波软门限去噪方法去噪。通过仿真验证，获得了较好的效果。     

基于DIS的水声对抗声学仿真系统设计

在分析了攻击武器、对抗装备、海洋声环境等水声对抗参与实体的声学特性、战技术性能及作战过程的基础上，设计了一套水声对抗声学仿真系统方案，建立了水声对抗参与实体之间的数据交互及时序控制关系，利用系统仿真、网络通信、计算机仿真及虚拟现实等技术建立了分布交互式的水声对抗声学仿真系统，利用校核、验证与确认（VV＆A）技术对建立的模型进行了充分的校验。该系统的显著特点是在声信号的层次上实现了水声对抗双方的建模与仿真，可用于水声对抗系统的研制、性能检测、效能评估和技术改进，同时也可用于水声对抗过程的模拟训练，具有广阔的应用前景。     

窄带水声信号的分布式检测融合

研究了分布式检测融合系统的融合算法，及其在水声信号检测中的应用。提出了一种基于软决策融合的水声信号检测融合算法，并结合窄带声呐信号检测系统，给出了融合系统检测性能的计算机仿真结果。仿真结果表明，采用检测融合技术可大幅度地提高水声信号检测系统的检测性能。     

基于时变调制的舰船噪声信号仿真算法研究

为了向被动声纳提供逼真的舰船噪声信号,分别采用基准谱级和谱状、线谱的频率和幅度及相位、轴频和叶频来表征舰船噪声信号中的连续谱、线谱、时变调制谱,同时给出了一套高逼真度、高效率的可控特性噪声实时仿真算法:经由自相关函数、AR系数各自的解算和自回归滤波进行平稳连续谱噪声的求解;通过线谱系列频率、幅度和相位的解算,再以系列正弦波和的形式实现线谱;采用连续谱噪声自回归计算、起伏脉冲串时间调制函数构造和连续谱噪声信号调制三步法给出时变调制谱。上述算法已在以TS101为处理器的DSP运算平台上得以实现,已成功地应用于多种声纳仿真测试。     

虚拟仪器中欠阻尼系统随机共振的应用与优化

针对现实应用中的噪声问题,基于虚拟仪器(Labview)的实验平台,在欠阻尼二阶线性系统中利用随机共振对弱信号进行检测仿真实验,研究表明,该系统输出信噪比呈非单调变化,适当调节系统参数和噪声强度可观察到欠阻尼二阶线性系统中存在随机共振现象,提高了信号的信噪比,进而可以检测到夹杂在噪声中的弱信号.该仿真系统还可以改造成检测实际弱信号的检测系统,与实际应用接轨,并通过遗传算法进行了参数优化,得到了预期理想效果,具有现实应用意义.     

基于复包络的目标回波信号高效仿真方法

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源。在水声对抗仿真系统中，目标回波信号的仿真逼真性和数据量又是制约仿真实时性的关键问题。因此，在仿真中有必要建立一种高效的目标回波仿真模型，既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的特征，又要满足仿真实时性的要求。针对这一问题，提出了一种基于复包络的目标回波信号高效仿真方法，它以窄带信号的复包络为基础，综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响，更加符合实际目标回波的特征，且实时性好。该方法具有采样频率低，仿真数据量小的优点，能够满足仿真系统逼真性和实时性的要求，并已用于研制成功的水声对抗试验仿真系统，证明了该方法的正确性和有效性。     

低信噪比条件下多基阵检测融合系统建模与性能分析

针对水下目标探测中的分布式检测融合问题,提出了一种低信噪比条件下的多基阵检测融合系统模型。基于水声信道估计和似然比检测原理,研究并比较了NP(Neyman-Pearson)准则下局部基阵判决采用二相相移键控(binary phase shift keying, BPSK)和二进制启闭键控(on-off keying, OOK)两种调制方式时的检测融合性能。理论分析和仿真实验表明：在低信噪比条件下,与单基阵探测系统相比,利用本文提出的多基阵检测融合模型建立探测系统能够有效提高对未知目标的检测概率,模型的提出对于水下分布式目标探测系统的建立具有较高的理论参考价值。     

多基阵分布式估计融合新方法

针对水下多基阵分布式估计融合问题,为了解决常规方法中存在的获取完全水下信道特性难度大、算法实现复杂度高以及占用大量通信资源的缺点,在分布式等判决门限估计融合方法的基础上,建立了水下多基阵分布式估计融合模型,提出了多基阵分布式不等门限估计融合方法。理论分析和仿真试验表明：新方法在目标参数估计精度以及抗噪等方面优于等门限估计融合方法;在基阵数目较大时,其估计性能与似然估计方法相当。这种方法考虑了水声信道通信带宽的限制,满足了实际分布式估计融合系统对于计算量小、复杂度低以及实时性强的要求,能够应用于水下目标探测领域。     

基于小波变换的Power-Law水声瞬态信号检测研究

水声瞬态信号检测是水声对抗领域的一项关键技术.在分析了传统的Power-Law检测器的基础上,针对水声瞬态信号的特点,提出了一种基于小波去噪的检测方法.该方法利用小波去噪理论抑制信号中的杂散成分,提高信噪比,然后利用Power-Law检测器进行检测.对三种典型水声瞬态信号的仿真结果表明该方法可以在低信噪比条件下有效分辨信号和噪声,检测效果优于传统的Power-Law检测方法.     

基于短时傅里叶变换的水声通信自适应OFDM均衡

由于水声环境时变特性,在水声信道中进行正交频分复用(orthogonal frequency division multi plexing,OFDM)信号传输,子载波间的正交性易受到破坏,从而产生载波间干扰,使得水声通信的误码率性能变差。针对这个问题,提出一种适用于水下时变信道的自适应OFDM均衡算法,该算法采用滑动窗口进行子块短时傅里叶变换获得接收信号的二维时频谱,进而对该二维时频谱进行自适应时-频域联合合并均衡。该自适应均衡算法中采用最小均方误差算法跟踪信道时变特性,并通过自适应判决反馈均衡更新二维时频谱的加权合并系数,提高了OFDM系统抗载波间干扰的性能。仿真分析表明,所提出的OFDM均衡算法可在时变信道下,有效降低水声通信的误码率。     

基于自适应高斯核函数时频分布的水声信号处理研究

时频分析被广泛应用于水下目标宽带回波信号以及短时瞬态信号的处理。在水声信号的特征检测和分类方面,时频分析的时变谱提供了区分不同类别目标信号的特征信息。提出一种基于自适应核函数时频分布的水声信号处理方法。与固定核函数时频分布相比,自适应高斯核函数时频分布由于它的核函数随信号而自适应改变,因此对交叉项有很好的抑制效果。计算结果表明,对于多分量线性调频水声信号,采用高斯核函数自适应时频分析不仅对交叉项具有很好的抑制作用,而且对信号的自分量具有较好的聚集作用。     

基于反馈信道状态信息的水声自适应OFDMA

在时变水声信道中, 为了提高自适应正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)在时延反馈信道状态信息(channel state information, CSI)条件下的资源分配性能, 提出多节点反馈CSI的时隙复用接入方法, 降低反馈时延; 提出载波时-频相关系数和载波时-频均值两种反馈CSI表征参数, 通过实验数据分析了两种反馈CSI参数及其对水声自适应OFDMA性能的影响; 提出多节点公平的自适应载波、比特、功率联合分配算法, 在最大功率和节点吞吐量约束条件下最小化系统误比特率。仿真和湖上实验数据的结果显示, 所构建的水声自适应OFDMA系统在多种反馈CSI条件下误比特率均低于交织载波分配, 表明其在实际的水声信道应用中具有良好性能。     

水下航行器多目标制导能力评估方法

水下航行器多目标制导能力评估是目前水下多目标精确制导研究中亟待解决的问题。根据水下航行器多目标制导系统的主要任务和技术特点,运用灰色关联分析理论对水下多目标精确制导能力进行了综合评估研究,提出了水下航行器多目标制导能力评估方法。通过水下攻防对抗仿真试验,验证了该方法的可行性和合理性,为水下航行器多目标制导系统的技术优化和方案决策提供科学的理论依据。     

8APSK_TCM编码调制方法在水声传输中的应用

论述了应用于水声信道的网格编码调制技术，分析了影响其性能的主要因素为有效编码长度，最小乘积距离；在此基础上，提出了基于水声信道的8APSK_TCM鳊码调制方法，并在给定的水声信道下进行了仿真，仿真结果表明：8APSK_TCM模式相对于标准的TCM模式在信噪比相同的情况下，降低了系统的误码率，改善了水声通信系统的可靠性。