【摘要】：對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)(如坦克、輪式戰(zhàn)車、武裝直升機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)等)的準(zhǔn)確識(shí)別和定位是贏得戰(zhàn)場(chǎng)控制權(quán)的關(guān)鍵手段,在現(xiàn)代軍事中有著重要價(jià)值�；诒粍�(dòng)聲探測(cè)的目標(biāo)識(shí)別與定位具有不受限于能見度、隱密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),成為各軍事強(qiáng)國(guó)的研究熱點(diǎn)。由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求,如何實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)的實(shí)時(shí)高精度定位以及高準(zhǔn)確率識(shí)別,成為了極具挑戰(zhàn)性的研究課題。本課題主要進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)識(shí)別與定位理論算法的研究,并且基于DSP完成了戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)實(shí)時(shí)識(shí)別與定位系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。提取聲信號(hào)的特征是聲識(shí)別的關(guān)鍵。戰(zhàn)場(chǎng)聲信號(hào)的成分非常復(fù)雜,其中既含隨機(jī)性信號(hào)又含準(zhǔn)周期性信號(hào)。本文在深入分析了幾種典型戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了一種小波包與離散譜分析相結(jié)合的多特征參數(shù)提取算法,該算法利用小波包變換優(yōu)良的時(shí)頻域局部分析能力,提取聲信號(hào)在不均勻頻段上的能量分布特征,同時(shí)通過離散譜分析提取描述聲信號(hào)準(zhǔn)周期性的基頻和諧波特征,從而更全面地反映聲目標(biāo)的特性。為了提高信噪比,在特征提取前采用小波包消噪的預(yù)處理方法降低了環(huán)境噪聲對(duì)聲信號(hào)的影響。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行分類,仿真結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)單一分析域的特征提取算法,多特征提取算法應(yīng)用于聲識(shí)別的識(shí)別率明顯提高。針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)定位,本文分析了幾種常用聲源定位算法的優(yōu)缺點(diǎn),確定采用基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位算法。時(shí)延估計(jì)是聲源定位的關(guān)鍵,廣義互相關(guān)算法可以抑制噪聲對(duì)時(shí)延估計(jì)的影響,著重研究了基于廣義互相關(guān)的時(shí)延估計(jì)算法。由于時(shí)延估計(jì)精度受信號(hào)采樣頻率的影響,采用拋物線插值法提高了時(shí)延估計(jì)的精度。針對(duì)定位結(jié)果中的個(gè)別野值,對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行了中值濾波和最小二乘擬合濾波的后置處理。對(duì)基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位算法和后置處理算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與GPS定時(shí)打點(diǎn)計(jì)算出目標(biāo)的實(shí)際位置相比,分析了定位的精度,并驗(yàn)證了后置處理算法的有效性。為了實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)的識(shí)別與定位,本文以TMS320VC5510為核心處理器,設(shè)計(jì)了聲目標(biāo)識(shí)別與定位的軟硬件系統(tǒng)。其中硬件系統(tǒng)包括模擬信號(hào)處理電路、DSP數(shù)字信號(hào)處理電路、DSP外圍輔助電路和電源電路等。針對(duì)16位定點(diǎn)DSP處理小數(shù)時(shí)精度受限的問題,給出了各參數(shù)的Q值定標(biāo)方案,探討了浮點(diǎn)運(yùn)算定點(diǎn)化實(shí)現(xiàn)的方法,以及定點(diǎn)運(yùn)算的溢出處理方法。針對(duì)算法復(fù)雜度高,影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的問題,采用混合編程等方法優(yōu)化了部分模塊的程序,提高了其在DSP中的運(yùn)行速度。試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以滿足識(shí)別率、定位精度和運(yùn)算時(shí)間的性能指標(biāo),取得了滿意的效果。
【圖文】：

(1) 機(jī)體噪聲由戰(zhàn)斗機(jī)各部件繞流引起的氣流壓力擾動(dòng)產(chǎn)生，，噪聲的頻譜主要為的連續(xù)譜。(2) 風(fēng)扇/壓氣機(jī)噪聲由轉(zhuǎn)子元件和靜子元件相互作用產(chǎn)生的非穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力形成，的頻譜主要為離散譜。(3) 噴流噪聲的產(chǎn)生機(jī)理與武裝直升機(jī)噴流噪聲的產(chǎn)生機(jī)理基本相同。.1.3 典型戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)的頻譜特性分析對(duì)在試驗(yàn)靶場(chǎng)和機(jī)場(chǎng)實(shí)際采集的大批次坦克、輪式戰(zhàn)車、武裝直升機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī) 4型戰(zhàn)場(chǎng)聲目標(biāo)信號(hào)的頻譜特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，4 類聲信號(hào)連續(xù) 5 幀頻譜圖如圖 2-1。(a) 武裝直升機(jī) (b) 戰(zhàn)斗機(jī)

db4 小波的時(shí)域波形圖如圖 2-5。圖 2-5 db4 小波的時(shí)域波形圖從圖 2-5 中可以看出，db4 小波有效支撐長(zhǎng)度為 7，具有良好的緊支撐性，適合提取非平穩(wěn)信號(hào)的特征。db4 小波對(duì)應(yīng)的小波包分解濾波器組如圖 2-6。(a) db4 小波對(duì)應(yīng)的高通濾波器 (b) db4 小波對(duì)應(yīng)的低通濾波器圖 2-6 db4 小波對(duì)應(yīng)的小波包分解濾波器組圖 2-6 中高、低通濾波器構(gòu)成共軛正交鏡像濾波器組，濾波器的長(zhǎng)度為 8。2.3.3 小波包閾值消噪在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下采集到的聲目標(biāo)信號(hào)一般都含有大量干擾噪聲，這些噪聲勢(shì)必會(huì)影響聲目標(biāo)的精確識(shí)別和定位，因此聲目標(biāo)信號(hào)的消噪是必不可少的一步。小波包變換是處
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：E91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640393