水下目標(biāo)主動聲吶回波信號特征研究.pdf

1、目前在水下安靜型小目標(biāo)主動聲納回波信號特征提取中存在幾個關(guān)鍵性問題亟待研究，包括了目標(biāo)回波信號特征在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性，目標(biāo)幾何聲散射與各階次彈性聲散射時序結(jié)構(gòu)的分析，目標(biāo)固有物理屬性與回波信號特征的關(guān)系，以及海底混響的抑制等。針對上述問題，研究了典型目標(biāo)模型在混響背景下穩(wěn)定的目標(biāo)回波信號特征提取方法，獨立的目標(biāo)聲散射成分信號提取方法，以及基于盲分離與時頻分布圖像處理的海底混響抑制方法，為實現(xiàn)水下安靜型小目標(biāo)主動聲吶探測與識別奠定基礎(chǔ)。

2、本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍祉懕尘跋履繕?biāo)回波信號特征穩(wěn)定性問題，提出了目標(biāo)回波信號的瞬時頻率特征提取方法，并研究了目標(biāo)回波與混響的在信號特征空間中的分布特性。將混響視為一類具有獨立信號性質(zhì)和特征的信號，推導(dǎo)了目標(biāo)幾何聲散射成分與混響的時頻分布特性，根據(jù)信號瞬時頻率序列的隨機性，提取了瞬時頻率方差、瞬時頻率熵、瞬時頻率峰度與WVD-Radon變換半功率寬度四種特征。研究中采用特征選擇方法建立了二維信號特征空間，對湖上沉底目標(biāo)探

3、測實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，目標(biāo)回波與混響在該信號特征空間中具有穩(wěn)定的分布特性。
　　⑵針對目標(biāo)回波中幾何聲散射與彈性聲散射混疊的問題，提出了一種目標(biāo)聲散射成分信號分離方法。在聲吶發(fā)射信號為線性調(diào)頻脈沖的條件下，將目標(biāo)聲散射成分映射為單頻信號成分，推導(dǎo)了目標(biāo)聲散射時序結(jié)構(gòu)與映射結(jié)果之間的線性對應(yīng)關(guān)系，從而可以通過窄帶濾波分離出特定的單頻信號成分。仿真及水池實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明該方法對提取獨立的目標(biāo)彈性聲散射特征的有效性。另外，提出了一

4、種目標(biāo)聲散射成分時延估計處理流程，通過帶阻濾波抑制強聲散射成分，突出原目標(biāo)回波中能量較弱的聲散射成分，然后采用譜估計獲得其頻率。水池實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明該方法可以有效提取出目標(biāo)回波中較弱的棱角散射成分的時延信息。
　　⑶從兩個方面對混響的抑制問題進行了研究。一是針對目標(biāo)回波與混響在時頻分布平面上混疊的問題，研究采用形態(tài)濾波方法對目標(biāo)回波時頻分布圖像進行處理的混響抑制方法，提出了一種與目標(biāo)幾何聲散射時頻分布形態(tài)特征相匹配的結(jié)構(gòu)元設(shè)計