【摘要】：由于真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)中的環(huán)境噪聲較強(qiáng),遠(yuǎn)程的聲目標(biāo)非常微弱,導(dǎo)致需要被檢測(cè)的聲目標(biāo)信噪比降低,如何實(shí)現(xiàn)強(qiáng)噪聲背景下微弱聲目標(biāo)的快速檢測(cè)是需要重點(diǎn)研究的方向。目前應(yīng)用于微弱信號(hào)檢測(cè)的線性檢測(cè)方法都是盡量抑制噪聲,從而實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的檢測(cè)。然而,如果噪聲與有用的信號(hào)處于相同的頻段,對(duì)噪聲進(jìn)行抑制處理時(shí),有用信號(hào)也可能會(huì)受到損害,很大程度上影響了微弱信號(hào)檢測(cè)的性能,另外當(dāng)噪聲很強(qiáng)時(shí),一般的線性檢測(cè)技術(shù)在短數(shù)據(jù)集條件下可能已無能為力。隨機(jī)共振是在某些非線性條件下,因微弱信號(hào)和隨機(jī)干擾的共同作用導(dǎo)致的非線性系統(tǒng)增強(qiáng)周期性輸出的現(xiàn)象,隨機(jī)共振檢測(cè)法利用噪聲的部分能量轉(zhuǎn)化為信號(hào)能量的機(jī)理得以實(shí)現(xiàn)更低信噪比條件下的微弱信號(hào)的檢測(cè)與特征提取。隨機(jī)共振模型的檢測(cè)法可以通過硬件實(shí)現(xiàn),其高效、快速的特點(diǎn)使之具有能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的能力。聲場(chǎng)由具有聲壓信息的標(biāo)量場(chǎng)和振速信息的矢量場(chǎng)組成,無指向性的單聲壓傳感器不能提供目標(biāo)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(cè)定振速的方向從而提供聲場(chǎng)的源方位信息。因此,本文以戰(zhàn)場(chǎng)中的微弱聲信號(hào)檢測(cè)為目標(biāo),首先闡述基本的檢測(cè)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(jī)共振狀態(tài)時(shí)非線性雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)、待測(cè)信號(hào)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(hào)特征參數(shù)對(duì)隨機(jī)共振系統(tǒng)檢測(cè)性能的影響規(guī)律,引入一種尺度變換,拓展隨機(jī)共振所能檢測(cè)信號(hào)的頻率范圍。分析并研究了多個(gè)頻率驅(qū)動(dòng)信號(hào)情況下的隨機(jī)共振現(xiàn)象以及直流分量對(duì)隨機(jī)共振系統(tǒng)的影響。對(duì)帶限色噪聲進(jìn)行分析,提出了一種改進(jìn)的隨機(jī)共振方法。針對(duì)微弱周期信號(hào)、微弱沖擊信號(hào)這兩類特征信號(hào)的檢測(cè),給出雙穩(wěn)系統(tǒng)隨機(jī)共振模型的檢測(cè)算法。探討平均聲強(qiáng)器和復(fù)聲強(qiáng)器的單矢量傳感器方位估計(jì)方法,并與隨機(jī)共振法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)更低信噪比下的微弱聲目標(biāo)的方位估計(jì)。最后,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,對(duì)研究方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)際軍演中的微弱穩(wěn)態(tài)聲目標(biāo)和微弱瞬態(tài)聲目標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果表明,將隨機(jī)共振檢測(cè)法應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)微弱特征聲目標(biāo)的檢測(cè)與處理之中并結(jié)合聲矢量傳感器實(shí)現(xiàn)微弱聲目標(biāo)的方位估計(jì)是可行的。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：E11

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本文編號(hào)：2621350