基于功率谱的舰船水压信号检测方法研究

为了有效地从风浪背景下检测舰船水压场信号,鉴于舰船水压场信号与海浪水压信号在频谱上的差异,采用求卓越频率下的功率谱的方法对信号进行检测,取窗宽20s,每次计算21个采样点,分别求取海浪水压场的仿真信号及不同波浪级别下海上某目标的水压场实测数据的功率谱进行信号检测,验证了方法的有效性。     

实测海浪水压场特性分析

海浪水压场是舰船水压场的主要背景干扰.为深入研究海浪水压场与舰船水压场的特征区别,在大量实测海浪水压场数据的基础上,对其时域及频域特性进行研究,并对海浪水压场的平稳性进行了检验,结果表明,海浪水压场能量主要集中在低频范围,且随着海况和水深的增加,最大能谱频率向低频方向移动,在较短的时间内,可将海浪水压场视为平稳随机过程.     

使用双水压传感器抗风浪干扰原理

提出了在水雷上使用双水压传感器的设想.传统水雷只使用一个水压传感器,提供的信号信息稍嫌不足,给水压引信抗风浪干扰带来了限制.通过使用两个传感器,利用海浪水压场传播时在两个传感器上的时延信息,使用抵消方法压制海浪水压信号.初步分析表明,使用双传感器可以使水压引信抵抗一定的海浪水压信号的干扰.     

基于台风条件下海浪水压场建模仿真

为了研究特定海况等级和台风风级条件下的海洋环境水压场特征,并建立准确的物理场信号模型,首先验证了SWAN(simulating waves nearshore)模式推算台风浪的有效性,通过SWAN模式获取台风条件下某海域的海浪谱,并根据海浪谱密度求其海浪振幅谱;然后,由海浪振幅谱得到了海底压力振幅谱及压力功率密度谱、海底固定点水压场压力-时间历程。仿真结果表明:该模型可以将研究海况等级数由4级推广至8级,且在8级海况条件下的海浪水压场值最大可达12 kPa,有助于高海况条件下对水中装备进行性能测试。     

基于脉冲供电技术的超低功耗水压场测量系统

为了有效地在水下环境中长期测量海浪水压场信号,研制了基于高精度US10000型压阻式压力传感器和MSP430F2618低功耗单片机的水压场测量系统;针对传感器功耗较大的问题,提出了基于脉冲供电技术的压力传感器供电方式,该方法采用间歇供电的方式使传感器工作,以解决因传感器功耗大而带来的系统功耗较大的问题;最后,对整套系统的功耗进行了测试,并利用海上试验对系统的性能进行了检验,结果表明:该系统总功耗不足15 mW,一节3.6 V/19 Ah型号的锂电池可保证整套系统水下连续工作190余天.     

基于神经网络和功率谱的水中目标信号检测方法

将功率谱和神经网络相结合,应用于高海况、低信噪比条件下,水中目标信号的特征提取中.文中首先对信号进行功率谱估计,利用目标信号功率主要集中在低频部分的特点,提取低频信号的能量作为特征,然后利用人工神经网络对目标信号进行检测.利用不同浪级情况下海洋水压场的仿真信号数据,对某型目标舰船的水压信号进行了检测计算,验证了该方法的有效性,尤其是达到了在高海况、低信噪比条件下,对目标信号检测率比较高、虚警率比较低的效果.     

水雷水压引信的外界干扰概述

利用舰船水压场的作用而动作的水雷水压引信,在布放后会受到水中各种水压场的自然干扰及人工干扰。对这些干扰,国外的资料曾有过如下的分类及论述。 1.长周期干扰:主要是潮汐干扰,资料认为潮汐水位随时间的变化接近于正弦波,因此,可当作正弦波进行工程计算,以选择接收器参数。另外,不同密度层的内浪及在近岸地区由大风所引起的增水和减水,也是一种长周期干扰。 2.短周期干扰:指海浪干扰。某些引信设计资料指出,只要将引信的延时时间设     

基于MSP430单片机的海浪水压场自动测量系统

提出了基于MSP430单片机的水压场自动测量系统的设计方案和实现方法并进行了实际测量.解决了自动测量系统中的低噪声、低功耗、高分辨率、大容量存储等关键技术.实验结果表明:该系统具有自动运行、电池供电、记录时间长等特点.适于高海况条件下的海浪水压场的测量.     

细长船对中深水底引起的动水压力系数计算

文献对水压场的基本方程进行分析,得出了水压场的“浅水理论”。本文用它对中深水细长船水压场某些方面进行分析,即用它对中深水细长船水压场进行计算(船的正下方除外)和对不同水底深度的动水压力系数进行换算。两者所得结果在亚临界流动范围内均较为满意。     

亚临界航速时双船水压场数值计算与实验研究

基于RANS方程,采用VOF方法,选用SST湍流模式,对两艘不同排水量Wigley船同向航行时的水压场进行了数值计算,并开展了双船水压场的实验研究,计算结果与实验结果吻合良好。研究表明:双船在浅水中航行时,由于两船及其引起的兴波相互作用,双船水压场负压峰值和负压延时等特征与两船相对位置密切相关,与单船水压场特征有明显区别。     

利用曲线拟合方法分析暂态振荡信号

提出了一种利用曲线拟含定量分析暂态振荡信号的方法.该方法给出的暂态振荡信号模型能够反映振荡的幅度和频率随时间变化的规律.提出了利用曲线拟合方法确定该摸型的具体参数的步骤:首先利用三次样条插值求出信号的上包络曲线,对其采用指数衰减信号模型来进行拟合以描述信号振荡幅度的变化参数;然后得到信号频率变化部分的正弦形式,利用 Hilbert 变换提取出正弦部分的相位,并采用幂指数信号模型进行拟合以描述信号振荡频率的变化参数.与以往分析暂态振荡信号的方法相比,该方法可对信号进行定量分析.仿真和试验结果表明,采用曲线拟合方法确定模型参数,实现过程简单,均方根误差小;对实际信号的分析则表明所提出的模型能够真实地反映出实际暂态振荡信号的变化规律.     

基于混合时钟三阶DDS的信号多普勒模拟方法

在高动态卫星导航信号模拟器中,信号多普勒频移模拟是一项关键技术。结合现场可编程门阵列的特点,建立了分析混合时钟三阶直接数字频率综合(DDS)输出相位的仿真模型,推导了其输出相位表达式,给出了各阶DDS初始累加控制字的计算方法,并指出等时钟三阶DDS仿真模型仅为混合时钟仿真模型的特例。在分析了混合时钟速率对信号相位模拟造成的误差后,讨论了各阶DDS的字长设计方法,并与等时钟三阶DDS进行比较,说明了采用混合时钟三阶DDS可以降低实现资源消耗和功耗。仿真分析表明,所提方法可以实现对信号多普勒特性的高精度模拟。     

多子带雷达信号融合噪声抑制方法

全极点模型对信号构建线性模型,通过对模型进行定阶和计算可以得到估计信号的各个参数,从而实现信号预测。子带融合之前需要进行相干处理,可以通过相干函数等方式解决。root-MUSIC算法在低信噪比环境中极点选择并不稳健,会导致模型在阶数上判断错误。为解决全极点模型方法中子带融合在信噪比低时模型阶数估计不准的问题,提出一种噪声抑制方法。对信号Hankel矩阵的主对角奇异值矩阵加权处理,以消除噪声分量,并利用整体前向预测矩阵得到整体频段极点值与极点幅值,由此估计出低信噪比时的多子带融合信号。结果表明所提方法在仿真环境下,在信噪比-20 dB至10 dB时,相较于传统极点模型方案具有更好的估计结果。     

随机共振技术在微弱舰船轴频电场信号检测中的应用

针对在强背景噪声中检测微弱舰船轴频电场信号的问题,提出了基于随机共振技术的检测方法.首先,介绍了随机共振利用噪声增强信号能量从而提高信噪比的基本原理,并在此基础上给出了利用随机共振检测微弱周期信号的模型.然后,将低信噪比的船模轴频电场测量数据输入到检测模型并对输出信号作功率谱分析,结果表明:随机共振技术能十分有效地从复杂背景噪声中检测出微弱舰船轴频电场信号,在微弱信号处理领域相比传统方法具有很大的优势.最后,结合检测实例,初步分析了系统参数对随机共振系统输出信号频谱分布的影响,为随机共振技术的进一步工程应用打下了良好的基础.     

低温等离子体用于高功率微波防护研究

等离子体对于高功率微波的攻击具有独特的防护效果。基于等离子体流体近似方法,利用COMSOL软件研究了高功率微波与柱状等离子体阵列相互作用过程中入射电场随时间的演变过程,分析了等离子体防护高功率微波的物理过程和作用机理。研究结果表明,入射的高功率微波会使等离子体参数发生剧烈变化,特别是其电子密度将急剧增加,从而使等离子体对入射的高功率微波表现出类似金属的电磁特性,最终实现对入射高功率微波的有效防护。此外,利用高频辉光放电产生柱状等离子体阵列,通过实验验证了等离子体对高功率微波的防护作用。最后,总结了基于等离子体的高功率微波防护技术需解决的主要问题。     

相干累加与AR滤波相结合的舰船轴频电场信号处理方法

针对采用电场传感器阵列测量舰船电场的应用场景,为提升目标轴频电场的信噪比,提出一种相干累加结合自回归(autoregressive, AR)模型滤波的方法对阵列电场信号进行处理。对测量得到的阵列电场信号进行时延补偿后累加,同时对环境电场信号进行AR建模,并利用AR模型参数构造滤波器,以对累加后的信号实施滤波处理。为验证所提方法在低信噪比条件下的有效性,对实测阵列式电场信号进行处理,结果表明,所提方法能够在信噪比为-25.39 dB的条件下有效压制噪声频谱,保留轴频线谱,处理后信噪比提高约21.92 dB。     

基于多信号模型的计量策略设计与验证

装备可计量性的理论方法研究对提高装备的计量保障水平具有重要意义。针对国内缺乏装备可计量性模型的现状,提出了可计量性分析设计的多信号模型方法。系统总结了可计量性多信号模型的基本理论,详细介绍了在单超差假设及不考虑组元可靠性、计量时间和费用影响下的超差检查用检定和超差定位用检定操作优选算法以及计量策略制定方法。建立了信号产生系统多信号模型,给出了超差-检定相关性矩阵,分析了信号产生系统的计量检定树,结论与信号产生系统实际检定方法相符,实例证明,此方法合理有效。     

高阶BOC信号电离层色散效应的模拟算法*

导航信号模拟器需要模拟电离层引起的信号延时和色散效应,对于传统BPSK信号,模拟器基于单频假设,通过直接调整码相位和载波相位之间的相对关系来模拟电离层的影响。新一代卫星导航信号广泛采用的BOC (Binary Offset Carrier)调制信号具有更宽的带宽,作单频假设会引入不可忽略的电离层延迟建模误差。论文提出了基于双边带模型的高阶BOC信号高精度模拟方法,并仿真验证了算法的正确性。该方法可应用于导航信号模拟器实现BOC信号电离层色散效应的模拟。     

参照化流形空间融合学习的敏感特征提取与异常检测方法

针对遥测振动信号冲击强、响应周期短、共振频带宽和小样本等特点导致异类模式识别率低的问题,提出基于参照化流形空间融合学习的敏感特征提取与异常检测方法。采用多尺度分析方法将信号正交无遗漏地分解到各尺度带中,提取多尺度特征构造高维特征集;以相同的正常信号样本结合相同类型的异常样本建立专属参照化模型单元,采用线性流形学习获取各参照化模型单元多尺度流形特征差异,增强异常特征的敏感性。融合各参照化模型单元的投影矩阵对原始特征集进行升维再学习,获取低维多尺度敏感流形特征;输入到分类器实现对未知样本状态辨识。实测信号处理结果验证了算法的有效性。     

采用区分性幅相联合字典学习的低截获概率信号分离方法

为解决采用字典学习的信号分离方法存在的相位信息缺失和子字典交叉表示问题,提出一种区分性幅相联合字典学习方法。该方法针对相位信息缺失问题,构建了幅相联合字典模型;针对混合信号在联合字典上投影时存在的交叉表示问题,基于区分性字典学习思想提出在字典学习过程目标函数中加入交叉表示抑制项。仿真结果表明：幅相联合字典能够充分表示典型低截获概率信号的幅相信息,交叉表示抑制项能有效抑制信号间的交叉表示,算法具有良好的分离性能。