水下目標(biāo)主動(dòng)聲吶回波信號(hào)特征研究.pdf

1、目前在水下安靜型小目標(biāo)主動(dòng)聲納回波信號(hào)特征提取中存在幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題亟待研究，包括了目標(biāo)回波信號(hào)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(shí)序結(jié)構(gòu)的分析，目標(biāo)固有物理屬性與回波信號(hào)特征的關(guān)系，以及海底混響的抑制等。針對(duì)上述問(wèn)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(hào)特征提取方法，獨(dú)立的目標(biāo)聲散射成分信號(hào)提取方法，以及基于盲分離與時(shí)頻分布圖像處理的海底混響抑制方法，為實(shí)現(xiàn)水下安靜型小目標(biāo)主動(dòng)聲吶探測(cè)與識(shí)別奠定基礎(chǔ)。

2、本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍?duì)混響背景下目標(biāo)回波信號(hào)特征穩(wěn)定性問(wèn)題，提出了目標(biāo)回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率特征提取方法，并研究了目標(biāo)回波與混響的在信號(hào)特征空間中的分布特性。將混響視為一類(lèi)具有獨(dú)立信號(hào)性質(zhì)和特征的信號(hào)，推導(dǎo)了目標(biāo)幾何聲散射成分與混響的時(shí)頻分布特性，根據(jù)信號(hào)瞬時(shí)頻率序列的隨機(jī)性，提取了瞬時(shí)頻率方差、瞬時(shí)頻率熵、瞬時(shí)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(hào)特征空間，對(duì)湖上沉底目標(biāo)探

3、測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，目標(biāo)回波與混響在該信號(hào)特征空間中具有穩(wěn)定的分布特性。
　?、漆槍?duì)目標(biāo)回波中幾何聲散射與彈性聲散射混疊的問(wèn)題，提出了一種目標(biāo)聲散射成分信號(hào)分離方法。在聲吶發(fā)射信號(hào)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(hào)成分，推導(dǎo)了目標(biāo)聲散射時(shí)序結(jié)構(gòu)與映射結(jié)果之間的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以通過(guò)窄帶濾波分離出特定的單頻信號(hào)成分。仿真及水池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明該方法對(duì)提取獨(dú)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(shí)延估計(jì)處理流程，通過(guò)帶阻濾波抑制強(qiáng)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(jì)獲得其頻率。水池實(shí)驗(yàn)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(shí)延信息。
　?、菑膬蓚€(gè)方面對(duì)混響的抑制問(wèn)題進(jìn)行了研究。一是針對(duì)目標(biāo)回波與混響在時(shí)頻分布平面上混疊的問(wèn)題，研究采用形態(tài)濾波方法對(duì)目標(biāo)回波時(shí)頻分布圖像進(jìn)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(shí)頻分布形態(tài)特征相匹配的結(jié)構(gòu)元設(shè)計(jì)