盲分離技術及其在水聲信號中的應用研究.pdf

1、基于提高陣列聲納信號檢測與處理能力，將信號盲處理理論與技術應用于水聲信號處理。重點圍繞水聲信號盲分離技術展開基礎研究，提出或擴展了多種適用盲分離方法，實現(xiàn)多目標水聲信號凈化與盲分離波形恢復，并用計算機仿真數據、水聲信號半仿真數據、聲學水池實驗數據和海上試驗數據等四個層面對所研究和提出的水聲信號盲分離算法模型進行了檢驗。主要研究內容和成果有： (1)結合信號盲處理理論和技術研究現(xiàn)狀，研究分析陣列水聲信號盲分離的理論模型、面臨的問題

2、和困難。擴展研究了基于信息理論的艦船輻射噪聲信號盲分離和高階累積量的聯(lián)合對角化算法，提出了一種直接計算特殊累積量矩陣特征向量實現(xiàn)解卷積的盲均衡方法，用于水聲信號波形恢復。仿真與實驗檢驗了所提水聲信號盲分離算法有效。 針對盲分離過程中未知源信號數目的問題，提出并檢驗有效的PCA源信號數目盲估計方法。研究提出波束域水聲信號盲分離方法，并利用陣列信號的多波束形成個數確定目標源數目，該方法不僅可大幅提高在低信噪比條件下的信號分離性能，而

3、且還可依據多目標信號波束形成DOA方向對后續(xù)盲分離過程輸出信號的次序進行調整，有效解決盲分離輸出信號排序問題。 (2)研究了卷積信號頻域盲分離技術，提出利用短時快速傅里葉變換的觀測信號頻域值，優(yōu)化多重交叉相關代價函數的卷積信號頻域盲分離算法，分析與驗證了頻域變換DFT長度L、分離濾波器階數Q等參數對盲分離性能的影響和優(yōu)化選取。在此基礎上，研究提出了基于少數特殊頻率點的頻域盲分離方法，該方法既可以保證信號主要成分的有效分離，又顯著

4、減小了頻域算法的計算量，是一種解決卷積混合信號盲分離的適用方法。同時，提出了用于盲分離的特殊頻率點選擇原則及依據線譜增強提取頻率點方法。研究提出利用信號的相似性調整多頻率點盲分離輸出信號次序的方法，使得所有特殊頻率點的盲分離輸出信號次序保持相對一致。研究得出增加接收陣元數量在相同條件下能分離信號的SNR可以更低的結論。綜合驗證表明，所提出的頻域算法是水聲信號盲分離可行的方法，能夠有效分離干擾和噪聲，恢復源信號波形。 (3)研究分

5、析了海洋環(huán)境噪聲、艦船輻射噪聲等水聲信號的分布特性，得出海洋水聲信號符合分數低階Alpha穩(wěn)定分布規(guī)律的結論，并建立了水聲信號新的檢測模型。提出了基于分數低階矩的水聲信號自適應濾波新方法，分析了p階分數矩對算法性能的影響及優(yōu)選原則。在此基礎上，推導出一種基于分數低階矩的水聲信號盲分離新方法，理論分析與仿真檢驗表明新的盲分離方法具有較強的魯棒適用性。該項研究為改善水聲信號處理開辟了新的研究思路。 (4)為檢驗本文研究的水聲信號盲分