基于倒谱特征的舰船辐射噪声识别算法研究

研究了舰船辐射噪声的倒谱信息．倒谱可以避免连续谱特征的不稳定性，基于此，将倒谱代替连续谱作为舰船辐射噪声识别的特征，并对实测的海上数据进行了仿真实验．结果表明，该方法可以有效地达到识别舰船辐射噪声的目的，且识别率高．     

舰船辐射噪声的非高斯特性和非线性检验

用Hinich检验方法，验证了实际舰船辐射噪声中存在非高斯性、非线性成分，为利用高阶累积量方法提取舰船辐射噪声的非高斯特征，提供了客观依据。     

基于隐马尔可夫模型的舰船辐射噪声目标识别

将隐马尔可夫模型引入到舰船噪声目标识别中。选择MEL频率倒谱及其差值参数作为模型的观察序列,分别采用Baum-Welch算法和Viterbi算法对模型进行训练和识别。对这一模型进行了计算机模拟,并利用潜艇、鱼雷和水面舰3类目标的海上实录噪声对其识别性能进行了测试,正确识别率为87%。实验表明,用隐马尔可夫模型对舰船辐射噪声进行目标识别可以取得较好的效果。     

基于多分辨率分析的舰船辐射噪声频域特征提取

为提高舰船目标识别率，采用小波多分辨率分析法对舰船辐射噪声进行多尺度调制谱和噪声谱特征提取及融合研究。并用提取的特征对三类舰船目标辐射噪声进行了分类识别实验，结果表明所提特征具有很好的分类识别效果。     

关联维估计在舰船辐射噪声特征提取中的应用

为有效利用舰船辐射噪声的混沌特性,提取其混沌特征来对目标进行分类识别,采用了一种集相空间重构技术和关联维数拟合估计为一体的系统的特征提取方案,并成功应用于对舰船辐射噪声的特征提取.首先采用平均互信法和虚假最近邻点比例确定混沌时间序列相空间重构两个重要参数,给出了关联维数的计算方法,并提出用最小二乘曲线拟合,准确估计出关联维数结果.通过不同类别一定样本数量的实测数据计算它们的关联维特征参数,仿真结果表明该方法提取的特征参量具有很好的可分性,为下一步对舰船目标的分类识别打下基础.     

于相似序列重复度的舰船辐射噪声时域特性的研究

根据舰船辐射噪声的时域序列波形的特点，对其数据序列本身的局部相似性进行了研究，首先进行了相空间重构（维数为5，10，20，30，50）。接着在此相空间基础上，利用相似序列计算出重复度（RRPT）参数，绘制了舰船辐射噪声的重复度曲线并分析其特征，最后利用RRPT参数提取了数据序列的熵信息。实验表明重复度曲线和熵信息较好地反映了舰船辐射噪声的时域特征。     

一种用能量谱去噪声计算声传播损失的方法

利用常规声传播损失方法计算实测水声场信号时,发现在低信噪比下计算得到的声传播损失存在较大误差.因此,利用能量谱去噪声原理,改进了常规声传播损失的计算方法,并比较分析了2种方法的结果.研究结果表明:当海洋环境条件较复杂、不易区分干扰源时,或者在低信噪比下的远程水声传播中,采用改进的声传播损失计算方法能够较好地抑制噪声、有效地提取信号能量和提高信噪比.     

浅海非线性随机波浪的谱特性分析

应用非线性谱分析理论推导及数值计算方法，对晨线性随机波浪的谱特性进行了分析，首先将波面方程，海水质点的速度及加速度分解成一阶和二阶分量，通过引入Ｈｅｒｍｉｔｅ多项式，得到了波面方程与其一阶分量的自相关函数之间的关系，从而确定了一阶波面分量的谱密度、进而得到了速度谱及加速度速密度。     

海洋内波对辐射噪声传播的影响

应用抛物方程(PE)方法，对选定内波和覆盖舰船辐射噪声谱范围的不同声源频率所形成的水声场，用差分步进的方法进行了计算，采用了复变量、带状矩阵、在声源所处的断面利用Gaussian源的表达式和对网格大小的分析，使计算顺利进行。结果表明，内波的存在降低了声场强度，增大传输损失，因此内波对舰船辐射噪声的识别具有不可忽略的影响。     

基于相似序列重复度的舰船辐射噪声时域特性的研究

根据舰船辐射噪声的时域序列波形的特点，对其数据序列本身的局部相似性进行了研究．首先进行了相空间重构（维数为５，１０，２０，３０，５０）．接着在此相空间基础上，利用相似序列计算出重复度（ＲＲＰＴ）参数，绘制了舰船辐射噪声的重复度曲线并分析其特征．最后利用ＲＲＰＴ参数提取了数据序列的熵信息．实验表明重复度曲线和熵信息较好地反映了舰船辐射噪声的时域特征．     

基于噪声小波包络谱的主轴承磨损故障诊断

传统的基于振动信号的内燃机主轴承磨损故障诊断中安装传感器以及提取故障特征频率很繁琐,为此,提出了基于噪声和正交小波监测往复式活塞发动机滑动主轴承磨损故障的一种新方法.利用Symlets小波分析将测得的机体噪声信号变换到时频域,得到含有内燃机主轴承间隙磨损状态的时频信息.主轴承磨损故障会使机体噪声信号的高频成分增加,而且高频滤波成分特征与内燃机的冲击过程相对应,所以,需选择合适的高频带加以提取并进行包络谱分析.通过声级计测取了代表主轴承4类间隙磨损程度的噪声信号,发现2个特征频率处的能量对间隙磨损状态比较敏感,均随着磨损量的增加而增加.通过该方法,可利用机体噪声信号监测主轴承的磨损状态.     

电力线通讯辐射噪声的预估与抑制

介绍了电磁干扰(EMI)噪声分离网络在预估与抑制电力线通讯中系统辐射电磁干扰噪声方面的应用.首先,利用电磁干扰噪声分离网络对电力线通讯系统中的电磁干扰总噪声进行模态提取,获得该噪声中的共模分量和差模分量,并根据相应的数学模型将测量得到的噪声电压信号转化为噪声电流信号.然后,利用共模噪声电流与辐射场的关系模型对系统的电磁干扰辐射噪声进行预估.实验结果表明:通过提取引起辐射噪声的共模噪声电流,可较为准确地预估此辐射噪声;通过设计相应的EM I滤波器或采用铁氧体磁环,可实现对共模噪声电流的抑制,从而达到抑制系统中辐射电磁干扰噪声的目的;与滤波器相比,铁氧体磁环抑制辐射噪声的效果更为明显.     

浅海波导中椭球体声散射特性研究

利用边界元法研究了三维海洋波导中声波与椭球散射体相互作用问题.分析了海洋波导中声波与结构体相互作用的声散射特性,包括声压在水平断面和垂直断面的分布特点.数值分析表明:浅海中椭球体的散射特性与自由场中明显不同,当椭球体按照一定比例变化时,其散射声压变化规律会近似于球体而声压幅值低于球体,这对于浅海中非规则目标散射特性的研究是非常重要的.浅海波导对散射目标有显著的影响.     

一种适用于低压电力线通信信道的背景噪声建模方法

构建电力线通信信道噪声干扰模型对于深入研究低压电力线载波通信性能至关重要.结合低压电力线信道的噪声特性,构建了基于背景噪声的自回归(auto-regressive,AR)模型,对比分析自相关、Burg和修正协方差3种模型参数求取方法,并进行仿真验证分析结果.理论分析与实际仿真结果表明,在电力线背景噪声的AR模型中,修正协方差法所求结果较其他2种方法更适合电力线背景噪声建模,为研究电力线载波抗干扰提供理论基础.     

A new method for detecting line spectrum of ship-radiated noise using Duffing oscillator

A detection scheme for line spectrum of ship-radiated noise is proposed using Duffing oscillator. The chaotic trajectory of Duffing oscillator is analyzed and the state equation of the system is improved to detect weak periodic signals in different frequencies. According to the simulation results, the phase transforms of Duffing oscillator are sensitive to periodic signals and immune to the random noise and the periodic interference signals which have larger angular frequency difference from the referential signal. By employing Lyapunov exponents in the field of detection as the criteria for chaos, the phase transforms of dynamic behaviors in quantity are successfully determined. Meanwhile, the threshold value in critical state has been evaluated more accurately. Based on the phase transforms of Duffing oscillator, a new method for detecting line spectrum of ship-radiated noise is given. Three types of ship-radiated noise signals are analyzed and the values of line spectrum are acquired successfully by this method. The experimental results show that this method has high sensitivity and high resolution.     

浅海环境中水下物体声目标强度的物理意义

根据简正波理论,推导了基于平均测量法的浅海环境中水下物体声目标强度TS（Target Strength）的解析表达式,深入分析了TS的物理意义.分析表明,在确定的方位角上,TS与分布在一定范围内的垂直入射角i和散射角s所对应的目标散射函数值有关,i和i是离散的,其取值取决于简正波阶数;同时,TS还跟海洋环境和测试距离有关,当测试距离非常大时,约等于自由场声目标强度TSfree.     

基于浅海水声信道的原模图LDPC码的设计与分析

针对浅海水声信道所带来的信号干扰和失真,研究了结构简单、纠错性能优秀、实现复杂度低的原模图(protograph-based low density parity check,PLDPC)码,发现在原模图中引入度为1的变量点以及均匀化基础矩阵行重这2种方法均可以提高PLDPC码在浅海水声信道下的性能,并在此基础上提出了新的PLDPC码设计准则。进而在浅海水声信道下,利用PEXIT(protograph extrinsic information transfer)理论分析方法,对基于不同设计准则的PLDPC码的门限值进行了分析。理论分析及系统仿真结果均表明,在所提出的准则约束下,设计出的PLDPC码在浅海水声信道下的性能优于传统PLDPC码。     

有色噪声中一种新频谱检测器的设计

高效、可靠地检测到主用户的存在与否是认知无线电的一个重要环节.在实际生活中,观测噪声常为时间相关的高斯有色噪声,如果运用传统的基于高斯白噪声假设的频谱检测算法,检测性能将显著降低.该文以高斯有色噪声为背景,首先采用线性模型估计导频信号,然后根据估计的参数设计基于似然比的检测器,并推导得到了检测概率和虚警概率的解析式.仿真结果表明:在低信噪比下,与能量检测相比较,所提方案能有效地提高检测概率和检测速度.     

船舶典型构件裂纹扩展模拟及分析

基于有限元软件ABAQUS,结合裂纹扩展判据,应用脚本语言Python自主开发出模拟裂纹自动扩展的程序模块.对含初始裂纹的大型液化天然气船(LNG)的典型纵骨节点进行了裂纹扩展仿真分析,探讨了软趾结构形式、纵骨高度、软趾长度等对裂纹扩展路径及应力强度因子的影响,结果表明在扶强材背后增加软趾、选择合适的纵骨高度以及增加连接软趾的长度对降低裂尖处的应力强度因子幅值,扼制裂纹的失稳扩展非常有利.     

噪声功率不确定下基于能量的频谱检测分析

感知无线电是一项有希望提高频谱利用率的技术,在不干扰授权用户的前提下,通过协商或者机会地与授权用户共同占用频谱资源。实现感知无线电技术的关键就是如何可靠地检测授权用户使用的频谱情况。基于能量的频谱检测实现简单,能够快速地检测频谱的占有情况,但是也有很多缺点,比如易受噪声的影响。近几年基于能量的频谱检测得到广泛研究,但是,在噪声功率不确定情况下的频谱检测研究却不多。针对这一问题,从不同的角度分析了在噪声功率不确定情况下的基于能量的频谱检测,分析了最坏情况下的性能。最坏情况下的性能用信噪比、时间带宽积和噪声不确定峰值比的函数表示。从仿真结果中可以看出,即使不确定的噪声功率是一个很小数量,也会造成检测性能的大幅下降,而且在瑞利衰落信道下性能更差。