水声信道中组合声源参数反演

为了研究水声信道中组合声源辐射声场的分布特性,选择了一个具有一定空间分布的组合声源,把坐标系的原点从接收点转换到组合声源首部,以方便计算。设计了利用小生境遗传算法反演组合声源参数的技术路径,当组合声源匀速直线运动时,接收了声源与接收点之间水平正横距离不同的多个航次的声压数据,得到了利用一个航次及同时利用多个航次的近场声压反演出的声源参数;当组合声源的运动轨迹是曲线时,给出了不同信噪比情况下的参数反演结果。该成果对于分析水声信道中组合声源的声场分布具有一定的参考价值和指导意义。     

一种水声信号高速数据采集接口

为用于水下声传输系统数字鉴频,开发了采用ＭＡＸ１５３、基于ＰＣ机打印机接口、带有数据缓存的水声信号采集系统,使用方便,采集速度高。并对ＭＡＸ１５３实现最快转换时间及与高速数据缓存的接口进行了研究,给出了电路实例。     

水声定位系统原始信号的硬,软件模拟

以随艇坐标系短基线系统为例介绍水声定位系统原始信号的基本特点、时序关系,以及如何用微处理机及其支持电路来具体地加以实现(模拟)的方法,包括硬件设计和软件流程。     

水声信号的调制方式识别

研究了不同水声信道环境下不同调制方式的水声信号识别算法。该算法利用双谱计算信号的双谱矩阵,并对双谱矩阵进行特征值特征向量分解,将分解得到的最大特征值对应的特征向量作为特征量。文中选取不同水声信道传输的样本信号计算其特征量,将待识别信号的特征量与样本信号的特征量做内积运算,将最大内积值对应的调制方式作为待识别信号的调制方式。实验仿真结果表明,该算法较好地实现了不同信道环境下的水声信号分类识别,在高信噪比条件下能达到90%以上的识别率。     

单片机控制的水声遥控信号检测系统

介绍一个由单片机控制的水声遥控信号检测系统,系统采用了时间相关积累和脉宽鉴别等信号处理方式,实验表明,系统有较强的抗干扰、抗起伏性能,在速率较低和信噪比较高的情况下,该信号检测系统的检测概率趋近于1,虚警概率趋近于0,同时介绍了系统的软件抗干扰和低功耗设计。     

多径传播的水声信号模拟研究

对海洋水声信道特性进行了分析，阐述了中远距离浅海声环境多径效应的形成机理，构造了适合于计算机实时模拟的水声数据信号数学模型。用计算机模拟实现了通过调节发射信号载波频率及多径效应干扰程度等参数来调整水声信号。     

基于表面波变换的水声瞬态信号降噪方法

为提高对水下目标信号检测的有效性和可靠性,对水声基阵信号的干扰噪声进行分析,提出对含噪信号进行三维表面波变换的降噪方法.通过设置适当的阈值,对变换后的系数进行舍取处理,得到表征信号及微量残余噪声的重构系数;对其进行表面波逆变换后得到降噪后的水声基阵信号.对实际水声信号的降噪实验表明:该方法实现了对基阵信号的并行处理,取得了较好的降噪效果.     

基于时域非简化模型的运动声源定量测量方法

对运动声源进行识别和定量测量是掌握噪声发生机理和传播特性的基础,是科学高效地进行噪声污染防治的重要前提。目前已有的各种声场测量方法和技术由于原理及性能的限制,无法实现对这类运动复杂声源的定量测量,其中一个关键问题是利用运动声源简化模型消除声源声音信号Doppler效应的误差过大。该文基于时域运动声源声辐射非简化模型,通过分步解逆实现高速声源信号中Doppler效应的消除,得到消除Doppler效应的无损修正信号。通过仿真模拟和实际声源实验验证了该方法的有效性,运用该方法建立远场声全息对运动声源进行了定量测量及可视化再现。本研究对深入理解运动声源的机理和特性具有一定的意义,同时将运动声源的定量测量拓展到高速领域,为高速交通工具的噪声污染防治提供了理论和技术基础。     

多径传播的水声信号模拟研究

对海洋水声信道特性进行了分析，阐述了中远距离浅海声环境多径效应的形成机理，构造了适合于计算机实时模拟的水声数据信号数学模型。用计算机模拟实现了通过调节发射信号载波频率及多径效应干扰程度等参数来调整水声信号。     

随机共振技术的水声微弱信号提取算法

随机共振技术作为一种新兴的弱信号检测算法,与传统线性滤波的方法相比,它可以检测到更低信噪比的信号.为此尝试将其应用到高频水声通信系统中,结合尺度变换和参数调节两种方法,在低信噪比下取得了一定的性能增益,并讨论了系统与信号达到最佳匹配时共振参数的变化情况.     

水声定位系统信号模拟器主控台软件的设计与实现

信号模拟器可以用于声呐系统的日常维护,检测声呐的探测、测距功能是否正常,可以提前发现声呐故障以便于及时维修.详细地介绍了信号模拟器的主控台软件设计中的目标信号样本的产生、高精度时延数值的计算以及超长信号样本数据和时延数据的传送等关键技术问题,以及主控软件的构成.模拟器具有良好的用户界面,控制灵活,具有广泛的实用价值.     

多功能水声信号发生及数据采集显控系统设计

 针对水声信号复杂多变和数据采集卡价格昂贵等问题,提出基于声卡采集及虚拟仪器技术的多功能水声信号发生和数据采集显示控制系统设计方法,并以LabVIEW为设计平台,利用声卡及NI-DAQ设备实现对多功能水声信号的控制、发射、显示和对音频信号的采集、显示.系统不仅能够作为虚拟信号源产生所需信号用于水声发射机,而且能够利用声卡采集测量模拟音频信号并实时显示.将系统产生发射信号作用于水声功率放大器,结合实际应用验证,表明该系统能够有效实现对所需实际信号的发生与控制.本研究设计的控制输出及采集输入模块集成度高,通用性强,且减小了硬件开销,界面友好、价格低廉、操作简便,便于推广应用.     

基于VMD和HSA的水声跳频信号时频分析方法

针对水声通信中低信噪比条件下的水声跳频信号检测和参数估计问题,提出了一种新的基于变分模态分解(VMD)和希尔伯特谱分析(HSA)相结合的水声跳频信号时频分析方法。VMD是一种新开发的自适应信号分解技术,可以完全不递归地将多分量的信号分解成许多准正交的固有模式函数。首先重点分析了VMD算法,然后简单介绍了HSA方法,最后将VMD和HSA相结合的方法应用于水声跳频信号分析。利用数值模拟的水声跳频信号进行实验仿真,结果表明本文的方法可以获得高清晰度、高聚集性的时频图。     

低噪声水声信号前置放大器设计

水下信息的发送与接收主要通过声信号的传播,水听器作为常用的水声信号接收装置,需要前置放大器来提高所获取信号的质量。文中选用AD8421仪表放大器芯片与OP2177精密运算放大器芯片设计了一种低噪声水声信号前置放大器,该电路增益为26 dB,工作带宽为100 Hz～20 kHz,输出信号为差分形式,同时具有小体积、低功耗的特点。通过连接某型压电水听器,测试了电路工作性能以及对水听器信号的调理效果。实测结果表明,该前置放大器能满足设计技术指标要求,在实际工作中取得了良好的效果。     

飞机结构强度试验异常声源信号提取方法研究*

针对飞机结构强度试验环境复杂的特点,进行了飞机结构异常声源信号提取方法研究。采用经验模态分解方法进行声源降噪处理,通过Teager能量算子加短时过零率的双参数双门限法,进行带噪信号的端点检测,形成了一套飞机结构强度试验异常声源信号提取方法。通过提取复材板断裂和铆钉断裂等飞机真实结构的异常声源信号,对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够在含背景噪声的信号中准确提取飞机结构异常声源信号,适用于飞机结构强度试验复杂环境中的异常声源信号提取。同时,为实现飞机结构异常声源快速定位和声源特征辨识奠定了技术基础。     

基于时频分析和神经网络的水声通信信号识别技术

 水声通信信号识别具有重要的现实意义。传统的识别器是每种调制模式分别设计的检测器,因而运算量随调制模式数量的增加而增加。随着通信技术手段日益更新,调制模式不断翻新,传统识别器已经不能满足快速检测和识别信号的要求,设计统一的特征提取方法以减少检测器的数量非常迫切。从侦收信号的时频分布中提取特征向量,利用人工神经网络对特征向量进行分类,基于此提出了一种新的识别方法。对本文提出的识别器,在使用前增加新的调制模式的样本并重新训练神经网络,使用过程中能实现更多调制模式的识别而不增加运算量。对特征向量的提取方法进行了详细描述,并通过计算机仿真实验,得出了低信噪比时的正确识别概率。     

子波变换及径向基函数网综合水声信号识别

提出了一种基于径向基函数网的水声信号自动识别系统，并在该系统中首次采用子波变换与傅里叶变换相结合的信号预处理与特征提取方法。与实验结果对照表明，该系统在分类准确率、训练时间及系统占用内存等指标上均显示出明显优势。     

基于K-S VD的低频水声信号去噪处理方法

由于浅海环境下的噪声严重且复杂,水听器得到的接收信号往往很大程度被噪声干扰,具有较低的信噪比,导致水声信号处理难度大等问题.针对此问题,为了更有效地去除有用信号中的海洋噪声,采用基于稀疏分解和字典学习的去噪方法.首先随机构造完备离散余弦变换(discrete cosine trans-form,DCT)字典,之后使用正...     

两种OFDM多普勒估计算法在水声信道中的比较

为了消除多普勒频偏影响,通过水上实验对两种OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)水声通信多普勒估计算法进行对比。基于拷贝相关时延差估计的多普勒
估计算法结构简单、易于实现;基于空载波的算法较复杂,但精度较高。利用两种方法对相同的实验数据进行多普勒估计和补偿,并对其通信误码率进行对比。研究结果表明,在慢变的信道中两者的误码率基本相同,但在快变的信道中基于空载波的算法更稳定。     

波形未知的水声脉冲信号双阵元相关匹配场定位

针对波形未知的水声脉冲信号,提出一种基于双阵元的相关匹配场定位方法.通过水听器所接收到的信号和声场传播模型算得的海洋信道脉冲响应,对所划分的搜索网格区域采用时域最小二乘的方法获得每个网格点位置上发射信号的估计值.由估计出的发射信号与信道脉冲响应卷积产生相应的拷贝场信号;通过计算双阵元接收信号的相关函数与拷贝场信号的相关函数之间的误差,构造定位函数的模糊表面,实现双阵元对波形未知的水声脉冲信号的匹配场定位.采用2种声传播模型分别对连续波(CW)脉冲信号与线性调频(LFM)脉冲信号进行仿真实验,结果表明,该方法不受信号形式和声传播模型的限制,克服了传统匹配场处理由于阵元个数过少而导致的定位模糊表面旁瓣过高的问题,具有较好的定位效果.