基于Hilbert-Huang变换的轴频电场信号检测方法

为了实现海洋环境电场信号中船舶轴频电场信号的有效提取,利用Hilbert-Huang变换,通过对轴频电场信号进行经验模态分解和Hilbert拟数据与实验室船模实测数据处理结果均证明了该方法的有效性。

基于尺度-小波能量谱的舰船轴频电场检测算法

为了检测复杂海况下的舰船轴频电场信号,文章通过连续小波变换分析了海洋环境电场和舰船轴频电场的实测信号,计算其尺度-小波能量谱并找出两者差异。根据两者在不同尺度内能量分布的差异,在一定特征尺度内提取能量和为特征值,并根据环境变化,设置具有自适应功能的动态阈值,通过滑动检测的方法实时检测信号。算法由高信噪比和低信噪比的实测数据验证。结果表明该算法在高信噪比时检测率达100%,没有出现虚警和漏警,在低信噪比时也能较好地检测到目标信号。该算法具有较强的稳健性和较好的检测效果,为舰船轴频电场信号的检测提供了一种新方法。

相干累加与AR滤波相结合的舰船轴频电场信号处理方法

针对采用电场传感器阵列测量舰船电场的应用场景,为提升目标轴频电场的信噪比,提出一种相干累加结合自回归(autoregressive,AR)模型滤波的方法对阵列电场信号进行处理。对测量得到的阵列电场信号进行时延补偿后累加,同时对环境电场信号进行AR建模,并利用AR模型参数构造滤波器,以对累加后的信号实施滤波处理。为验证所提方法在低信噪比条件下的有效性,对实测阵列式电场信号进行处理,结果表明,所提方法能够在信噪比为-25.39 dB的条件下有效压制噪声频谱,保留轴频线谱,处理后信噪比提高约21.92 dB。

融合声场和电场的舰船轴频特征提取方法研究

轴频声场和轴频电场均与舰船螺旋桨转动密切相关,本文提出将这2种物理场进行融合提取舰船的轴频特征。首先,分别利用DEMON谱分析和功率谱分析方法提取轴频声场和轴频电场的线谱,之后将所提取的线谱进行融合和净化,最后利用最大公约数法提取轴频特征。为验证所提方法的有效性,利用多艘船舶的实测声场和电场数据进行验证。结果表明,同一艘船舶轴频声场和轴频电场的线谱具有一定频率对应关系,将声场和电场的轴频相关线谱进行融合可有效弥补单一物理场存在线谱丢失的情况;融合声场和电场后,舰船轴频估计的准确性和稳定性优于单一物理场。

一种基于负熵的舰船轴频电场信号检测方法

轴频电场是运动舰船在海水中产生的一种重要的物理场,它具有明显的线谱特征,是很难被隐身的舰船特征信号。运用Q-Q图法和Epps-Pulley方法对实测的海洋环境电场的高斯性进行了检验,检验结果表明环境电场具有良好的高斯性,在此基础上,将负熵准则应用于舰船轴频电场信号检测中,利用目标信号和环境噪声在负熵域上的显著差别,使用浮动门限将目标准确地检测出来。实测数据的处理结果证明了方法的有效性和优越性。

基于主动式轴接地系统的舰船轴频电场抵消方法

为减小轴频电场信号,基于轴频电场产生的机理对主动式轴接地(active shaft grounding,ASG)系统的原理进行了分析,并自主研制了原理样机,完成了实验室的船模试验。试验验证结果表明:所研制的ASG系统能有效地抑制滑环和碳刷接触电阻变化所引起的轴频电场信号,抵消效果可达90%以上。

船舶轴频电场等效源强度计算方法

为了利用水平时谐电偶极子对实际船舶的轴频电场进行建模,需要确定等效偶极子的源强度和位置。针对安装有外加电流阴极保护系统的船舶,通过分析轴频电场产生的物理机理,明确了等效源是两个方向相反的水平时谐电偶极子叠加的结果。在此基础上,提出一种轴频电场等效源强度计算的实用方法,即可通过反演测量静电场得到的静态偶极子源强度、轴频电场信号包络最大值与静电场信号幅值的比例系数综合确定,且等效源位置与静电场偶极子的位置相同。船模试验证实了所提方法的有效性。

海船轴频电场建模方法研究

轴频电场是由于螺旋桨转动时因主轴和轴承之间的接触阻抗不恒定而导致流经主轴的腐蚀或防腐电流受到周期性调制而产生,是海船的一个重要目标特征信号.文中利用时谐电流元,从理论上推导了海船轴频电场的数学建模方法,采用该方法只需有限的测量数据即可建立海船轴频电场的数学模型,拟合海船产生的轴频电场分布.

基于小波模极大值的船舶轴频电场检测算法研究

船舶轴频电场是一种具有明显目标特征的极低频信号,对船舶的水下非声探测具有重要作用。对船舶轴频电场信号小波模极大值的尺度变化进行分析,根据目标信号和噪声的差异,采用Hermite插值对目标信号小波模极大值进行快速重构;提取目标特征频率范围内的能量均值为特征值,采用滑动检测方法对目标进行检测。实测和仿真数据对该算法的验证结果表明,此方法相对小波包熵检测算法的检测效果较好,虚警率较低,当SNR为-5.9 dB时检测率相对提高50%左右,并且在SNR为-8.2 dB时仍然具有86%的检测率。

基于小波变换的目标信号检测方法

根据舰船轴频电场信号的特点,提出了基于小波变换的目标信号检测方法。利用小波变换计算信号的功率谱,提取特征量,对信号进行滑动地目标检测。通过对海上试验采集的舰船轴频电场数据进行仿真,验证了该检测方法的有效性。

基于11/2维谱的舰船轴频电场线谱提取

112维谱可加强成整数倍谐波信号的基频分量,抑制高斯有色噪声及对称分布的噪声,剔除非二次相位耦合的谐波分量,这些特性对提取舰船轴频电场线谱十分有利.采用该方法对船模产生的轴频电场实测数据进行了处理,实验表明它可以有效地将微弱的轴频电场信号从背景噪声中分离出来.

舰船轴频电场信号特征提取与检测方法

为了能够在低信噪比的条件下提高目标的检测概率,降低目标的虚警概率,提出了一种舰船轴频电场信号特征提取与检测方法。根据舰船螺旋桨转速与轴频对应关系确定了特征频段,将该频段平均功率谱值作为特征量。根据环境的变化,设置了具有自适应功能的动态阈值。通过设定较小的阈值因子,放宽对疑似目标点的判决条件。在特征频段内对信号进行线谱检测,剔除掉连续谱以及不符合线谱条件的频率点。最终经过线谱倍频判断和稳定性判断确认目标是否存在。对实船轴频电场信号进行了特征提取和检测,在不同信噪比的条件下均成功检测到了目标。

基于小波变换和神经网络的舰船目标识别和分类

根据舰船轴频电场信号的特点,提出了基于小波变换和神经网络的目标识别和分类方法。利用小波变换计算轴频电场信号的功率谱,提取特征量,根据轴频电场平均累积功率谱对舰船目标和海洋环境进行识别。根据轴频电场信号的功率谱分析,对不同类型舰船目标进行识别。运用BP神经网络,对不同类型舰船目标和海洋环境进行分类。通过对海上试验采集轴频电场数据的仿真计算,证实了该识别和分类方法的有效性。

基于小波模极大值能量的船舶轴频电场检测

为了有效地从海洋环境电场背景中检测微弱的船舶轴频电场信号,对轴频信号小波模极大值的尺度分布特性进行了分析,在得出轴频观测信号中噪声模极大值的幅度和分布稠度均随尺度增大而减小的结论的基础上,通过提取最大分解尺度的模极大值能量作为特征值,利用滑动检测方法对目标进行检测,并且避免了小波模极大值的重构过程,因而计算量小,检测速度较快.最后,分别使用实测数据和仿真数据对该算法进行了验证,结果表明此算法在低信噪比情况下具有较好的检测效果,当SNR为-10.8dB时仍然具有79%的检测率.

舰船轴频电场的负电势补偿抑制方法研究

为降低轴频电场对舰船隐蔽性影响,在分析舰船轴频电场产生机理的基础上,建立了与轴频电场相关的舰船电学等效模型并研究了其电学特性,提出基于补偿负电势的舰船轴频电场实时抑制技术,并设计了抑制舰船轴频电场闭环实时抑制系统。实验结果表明去除环境电场的影响,该系统对轴频电场的抑制能力超过75%,可大幅降低极低频电场强度并基本消除了轴频电场及其倍频电场,能够有效抑制舰船轴频电场强度,增强舰船的隐蔽性。

浅海中电导率对同一水平面轴频电场的影响

为了研究电导率对浅海中轴频电场的影响,首先在基于水平时谐电流元的基础上推导出三层介质中电场表达式;然后,通过研究在某一海水深度不同海水电导率下的轴频电场幅值变化,得出了轴频电场随电导率变化而产生的变化曲线图趋势,即海水电导率的增加会使电场幅值减小,且当电导率较小时,电场值变化趋势较大;最后,通过实验测量不同电导率下的轴频电场,验证了结论的正确性。

基于小波包熵的船舶轴频电场信号消噪研究

在海洋环境下,为有效地将微弱的轴频电场信号提取出来,本文在对小波包熵理论分析的基础上,提出了基于小波包熵的船舶轴频电场信号消噪方法.首先使用小波包变换对测量信号进行多子带分解,并将各子带分成几个子区间;然后计算各子带不同子区间的小波包熵,利用最大小波包熵自适应地选择各子带的阈值;最后对各子带的小波包系数进行阈值处理,并利用处理后的小波包系数对信号进行重构.通过实测数据和仿真数据对该消噪方法进行验证,结果表明此方法在低信噪比情况下能较好地将微弱的轴频电场信号从环境背景噪声中分离出来.

基于1.5维谱的船舶轴频电场信号实时检测

为有效地从海洋环境电场中检测出船舶轴频电场信号,在采用正态概率图法分析海洋环境电场高斯性的基础上,利用1.5维谱在抑制高斯噪声和加强谐波信号基频分量等方面的优势,提取特征频段(1～7Hz)范围内的1.5维谱的平均值为特征值,利用滑动检测方法对信号进行了实时检测,并通过实测数据对该检测算法进行验证。结果表明:该方法在信噪比较高和较低的情况下均能较好地实时检测到目标信号,并且在没有目标信号的情况下不会出现虚警。

舰船轴频电场线谱提取方法及仿真研究

在舰船电场轴频提取问题研究中,环境噪声通常假设为宽带平稳信号,若海洋窄带噪声成分增加,窄带轴频信号不能有效提取。为提高远场区域弱电场信号或强噪声干扰背景下的线谱检测能力,提出了轴频电场线谱提取方法。通过对舰船轴频电场电路模型及线谱理论模型的建立与分析,设计了连续谱背景下提取线谱算法,线谱净化算法以及基于差频和倍频的轴频线谱算法,并利用海上实测数据进行了仿真验证。仿真结果表明,改进方法可以有效筛掉窄带噪声线谱,分辨出具有明显谐波倍频关系的窄带轴频线谱,可有效提取实际海洋电场环境下的轴频信号。

基于轴频电场线谱特征的目标检测及识别

为有效地从海洋环境电场信号中检测出舰船轴频电场信号,在对大量实测数据分析的基础上,提出一种基于轴频电场线谱特征的目标检测与识别方法。对接收信号进行傅里叶变换计算频谱图,并对其进行归一化处理以提高其动态范围;采用浮动门限与固定门限相结合的方法对疑似线谱信号进行检测;采用积分累计的方法对疑似线谱特征进行目标确认,并利用长时间积分特征均值实现对目标信号的识别;通过海上实测数据对方法的有效性进行检验。结果表明,该方法能够有效检测到目标信号,并可实现对目标信号的识别分类。