【摘要】：水下攻防系統(tǒng)長(zhǎng)期在海洋環(huán)境中自動(dòng)執(zhí)行任務(wù),必須具有探測(cè)和識(shí)別目標(biāo)的能力。由于海洋水聲環(huán)境復(fù)雜,信號(hào)探測(cè)和處理系統(tǒng)需要在干擾嚴(yán)重的情況下,從低信噪比水聲信號(hào)中提取有效信息,準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo),保障水下攻防系統(tǒng)的正常工作。結(jié)合攻防系統(tǒng)的實(shí)際需求,論文主要從水聲探測(cè)信號(hào)處理、水聲信號(hào)分類(lèi)識(shí)別和聲納圖像識(shí)別處理幾方面展開(kāi)研究。(1)研究了航器輻射信號(hào)的小波濾波方法,提出了小波硬閾值濾波的閾值參數(shù)確定方法,使用遺傳自適應(yīng)算法查找均方差意義上的最佳閾值參數(shù),該算法解決了閾值選取受到采樣信號(hào)長(zhǎng)度影響的問(wèn)題,并使得運(yùn)算速度提高了4倍。在水聲回波信號(hào)濾波處理中,為了滿足在濾波的同時(shí)盡量保留信號(hào)奇異性的需要,提出一種自適應(yīng)閾值函數(shù)的小波濾波算法。該算法使用連續(xù)且可導(dǎo)的閾值函數(shù)對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行壓縮處理,并且可以根據(jù)信號(hào)特征自適應(yīng)調(diào)整閾值函數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該方法和現(xiàn)有的閾值去噪方法相比,能夠在濾波處理過(guò)程中更好的保留回波信號(hào)奇異性特征。研究了聲納圖像的濾波問(wèn)題,提出自適應(yīng)閾值函數(shù)的小波域閾值圖像濾波方法,仿真實(shí)驗(yàn)證明,該算法可以更好的保留圖像的邊緣,并能克服視覺(jué)失真現(xiàn)象。(2)研究了水聲探測(cè)回波信號(hào)的分類(lèi)識(shí)別問(wèn)題,介紹了基于全極點(diǎn)模型法特征提取和能量特征提取方法。提出了基于Shannon熵的最優(yōu)小波基函數(shù)的確定方法和基于判別熵的小波變換的最優(yōu)分解層數(shù)的確定方法,使用水池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提方法對(duì)特征提取的有效性。研究了航器輻射噪聲的分類(lèi)識(shí)別問(wèn)題,介紹了功率譜特征和低頻線譜特征提取方法。提出了一種自適應(yīng)遺傳BP算法,并用該算法訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)分類(lèi)器,通過(guò)對(duì)目標(biāo)噪聲信號(hào)分類(lèi)識(shí)別實(shí)驗(yàn)證明,論文提出的分類(lèi)識(shí)別系統(tǒng)有很好的分類(lèi)效果。(3)研究了聲納圖像分類(lèi)識(shí)別處理方法。針對(duì)聲納圖像中常遇到的因?yàn)楸黄渌镔|(zhì)遮擋而導(dǎo)致的識(shí)別準(zhǔn)確率下降的問(wèn)題,使用基于稀疏表示的聲納圖像分類(lèi)識(shí)別方法,該方法對(duì)被遮擋的圖像識(shí)別具有較強(qiáng)的魯棒性。為了有效的從圖像的稀疏表示中提取高效特征信息,論文提出了一種投影矩陣優(yōu)化算法,該算法通過(guò)收縮Gram矩陣非對(duì)角元的方法壓縮投影矩陣和稀疏字典的相關(guān)系數(shù),引入基于沃爾夫條件(Wolfe's conditions)的梯度下降法求解最佳投影矩陣。該投影矩陣提取的特征向量維數(shù)小但是包含的信息量大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用論文方法提取的特征向量,分類(lèi)識(shí)別處理的準(zhǔn)確率有較大提高。
【圖文】：

續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。ＸＰ－２１標(biāo)準(zhǔn)型自治式滅雷器是通用公司制造的無(wú)人測(cè)系統(tǒng)，用于探測(cè)和監(jiān)視雷場(chǎng)，，裝備了雙頻聲納和單波束數(shù)字式聲納。種工作頻率（５００ＫＨＺ和ｌＯＯＫＨｚ），高頻王作模式可探測(cè)大型水雷，式用于對(duì)水雷進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別。美國(guó)海軍空間和海戰(zhàn)巧ＰＡＷＡＲ）系統(tǒng)中深海搜索用的ＵＵＶ邐先進(jìn)無(wú)人搜索系統(tǒng)（Ａｄｖａｎｃｅｄ邋Ｕｎｍａｎｎｅｄ邋ＳｅａＡＵＳＳ），攜帶水聲通信設(shè)備，最深可Ｗ在水下６０００ｍ的地方和母船通統(tǒng)的側(cè)掃聲納可搜索區(qū)域達(dá)到６００ｍＸ邋１２００ｍ，能夠定位目標(biāo)并將目標(biāo)輸。逡逑ＤＡＲＰＡ邋（美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃局）啟動(dòng)了海德拉項(xiàng)目幫助應(yīng)爭(zhēng)。該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)一個(gè)分布式水下無(wú)人網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將集成各種創(chuàng)建一個(gè)可Ｗ運(yùn)送海上、海面、海底各種裝備的替代方法。該項(xiàng)目的Ｌ加ｅｆｉｅｌｄ認(rèn)為，＂在這個(gè)日益具有挑戰(zhàn)性的空間，低于海面的無(wú)人技緩解一些資源緊張，擴(kuò)大軍事實(shí)力。＂逡逑美國(guó)的史蒂文斯被動(dòng)聲探測(cè)系統(tǒng)Ｗ邋（Ｔｈｅ邋Ｓｔｅｖｅｎｓ邋Ｐａｓｓｉｖｅ邋ＡｃｏｕｓｔｉＳｙｓｔｅｍ，邋ＳＰＡＤＥＳ）部署在港口和沿岸，能夠跟蹤和分類(lèi)識(shí)別各種水面的者、水中蛙人和水下航器，應(yīng)對(duì)來(lái)自近海，港口的恐怖襲擊。逡逑

者、水中蛙人和水下航器，應(yīng)對(duì)來(lái)自近海，港口的恐怖襲擊。逡逑４＾盧心本彝一\l＾逡逑圖１．１史蒂文斯被動(dòng)水聲探測(cè)系統(tǒng)示意圖逡逑英國(guó)處于水下攻防系統(tǒng)研制的世界領(lǐng)先地位，ＢＡＥ系統(tǒng)公司研制了一款名為逡逑＂護(hù)身符＂的多用途水下航器。＂護(hù)身符＂具用碳纖維復(fù)合材料制作的龜型外殼，逡逑裝備６個(gè)推進(jìn)器，行動(dòng)靈活性極高。另外，英國(guó)的康斯貝格公司也設(shè)計(jì)了一款遙控逡逑無(wú)人潛水器，可１＾用自身攜帶的爆炸裝置對(duì)水雷實(shí)時(shí)爆破，該潛水器可［＾＞１在母艦的逡逑４０００米范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。逡逑法國(guó)ＤＣＮ公司研制開(kāi)發(fā)的ＦＤＳ３遙控獵雷系統(tǒng)，被稱(chēng)為＂海上守衛(wèi)者＂。瑞典逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN912.3;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2533579