【摘要】：由于真實戰(zhàn)場中的環(huán)境噪聲較強,遠程的聲目標非常微弱,導致需要被檢測的聲目標信噪比降低,如何實現(xiàn)強噪聲背景下微弱聲目標的快速檢測是需要重點研究的方向。目前應用于微弱信號檢測的線性檢測方法都是盡量抑制噪聲,從而實現(xiàn)微弱信號的檢測。然而,如果噪聲與有用的信號處于相同的頻段,對噪聲進行抑制處理時,有用信號也可能會受到損害,很大程度上影響了微弱信號檢測的性能,另外當噪聲很強時,一般的線性檢測技術(shù)在短數(shù)據(jù)集條件下可能已無能為力。隨機共振是在某些非線性條件下,因微弱信號和隨機干擾的共同作用導致的非線性系統(tǒng)增強周期性輸出的現(xiàn)象,隨機共振檢測法利用噪聲的部分能量轉(zhuǎn)化為信號能量的機理得以實現(xiàn)更低信噪比條件下的微弱信號的檢測與特征提取。隨機共振模型的檢測法可以通過硬件實現(xiàn),其高效、快速的特點使之具有能夠?qū)崿F(xiàn)實時檢測的能力。聲場由具有聲壓信息的標量場和振速信息的矢量場組成,無指向性的單聲壓傳感器不能提供目標的方位信息。單矢量傳感器具有偶極子指向性,可以根據(jù)振速傳感器測定振速的方向從而提供聲場的源方位信息。因此,本文以戰(zhàn)場中的微弱聲信號檢測為目標,首先闡述基本的檢測模型和理論,分析雙穩(wěn)系統(tǒng)離散模型的穩(wěn)定條件。仿真分析出現(xiàn)隨機共振狀態(tài)時非線性雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)、待測信號和噪聲之間的關(guān)系以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、噪聲及信號特征參數(shù)對隨機共振系統(tǒng)檢測性能的影響規(guī)律,引入一種尺度變換,拓展隨機共振所能檢測信號的頻率范圍。分析并研究了多個頻率驅(qū)動信號情況下的隨機共振現(xiàn)象以及直流分量對隨機共振系統(tǒng)的影響。對帶限色噪聲進行分析,提出了一種改進的隨機共振方法。針對微弱周期信號、微弱沖擊信號這兩類特征信號的檢測,給出雙穩(wěn)系統(tǒng)隨機共振模型的檢測算法。探討平均聲強器和復聲強器的單矢量傳感器方位估計方法,并與隨機共振法相結(jié)合實現(xiàn)更低信噪比下的微弱聲目標的方位估計。最后,通過試驗數(shù)據(jù)的處理,對研究方法的有效性進行了驗證。實際軍演中的微弱穩(wěn)態(tài)聲目標和微弱瞬態(tài)聲目標的試驗結(jié)果表明,將隨機共振檢測法應用于戰(zhàn)場微弱特征聲目標的檢測與處理之中并結(jié)合聲矢量傳感器實現(xiàn)微弱聲目標的方位估計是可行的。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：E11

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本文編號：2621350