试验环境水下声信号的特征提取方法

水下试验环境参数的反演是水声学研究领域的重要内容。而当前研究的关键是通过对水下声信号做特征提取从而获取参数信息。针对特征提取较难、模型很难拟合等问题。本文提出了一种试验环境水下声信号的特征提取方法。将水下声信号同时用梅尔频谱倒谱系数及线性预测系数处理,两者运用特征加权组合方法得到新的特征矩阵;再应用映射插值算法对特征矩阵进行处理,获得适应神经网络输入的三通道矩阵。本文选取的网络模型为残差神经网络。利用实验室所录制的对河口水库数据集测试表明,本文提出的特征提取方法普遍优于仅利用梅尔频谱倒谱系数或线性预测系数的特征处理方法。利用单频矩形脉冲信号对环境进行深度5分类,准确率平均提升2%。利用线性调频信号对环境进行深度5分类,准确率平均提升2.03%。本文提出的特征提取方法对线性调频信号在深度分类任务下处理的结果要优于单频矩形脉冲信号处理的结果。

水下声信号处理与通信技术在海洋环境中的应用

随着人们对海洋资源的不断开发和海洋研究的逐渐深入,水下声信号处理与通信技术在海洋环境中的应用变得日益重要。文中介绍了水下声信号处理与通信技术,明确了各种技术的具体应用。在此基础上,分别从海洋科学研究、海洋资源勘探、海洋军事与国防应用等方面探讨了水下声信号处理与通信技术的具体应用,有助于推动水下声信号处理与通信技术的发展,进而为海洋资源的合理利用与保护提供技术支持。

蛙人水下声信号特性试验研究

随着水中兵器技术的逐步发展,近海沿岸防御敌水下小目标渗透入侵的问题已经越来越严峻。为掌握水下小目标的信号特性,论文以蛙人为研究对象,组织蛙人在水下以悬浮停留和运动前行两种不同的姿态进行试验,对背景环境噪声和蛙人水下声信号进行数据采集。并对其时域、频域以及时频谱信号进行分析,研究出蛙人水下的声信号特性,期望为蛙人被动警戒系统的研制提供参考。

水下声信号的激光干涉测量

为准确测量水下目标的发声频率,在光学暗室下建立了基于激光干涉法探测水下目标的实验系统。当水下声源引起水表面波动时,用激光照射水面,携带声波信息的水面散射光与参考光干涉,利用精密光学测量装置探测光程差的改变,通过数据采集和处理系统从干涉信号的频谱分析图中解调出水下声信号的频率信息。干涉信号的频谱分析图中存在以水下声信号频率为中心的频带,频带宽度与自然水表面波引起的多普勒频移有关。实验结果表明,水下发声目标引起水表面波动的振幅在纳米级,系统可以实时探测出4～15kHz的水下声信号,且测量标准偏差<7Hz。该系统可满足水下目标识别技术的实时性、准确性等要求。

利用激光从散射光中提取水下声信号的探测技术

提出了一种从散射屏的散射光中提取水下声信号的方法 ,建立了一套采用这种方法探测水下声信号的实验装置 ,利用此装置能够从散射屏的散射光中提取到水下声信号 验证了从激光的散射光中提取水下声信号是可行的 。

水下声信号激光相干探测的仿真与实验

建立波长1 550 nm的全光纤激光相干探测系统,系统采用全光纤设计,光路简单且稳定性高.数值仿真与实验结果表明,采用激光相干探测和时-频分析,可有效地提取水下不同频率、不同强度和不同深度的振动特征.该系统可实时探测出40~10 000 Hz的水下声信号,且测量标准偏差小于几个赫兹.因此,激光相干雷达用于水下目标的探测与识别具有实时性,该技术可为水下目标的特征提取和识别提供新的途径.

基于小波变换的水下声信号激光探测应用

为了进行激光探测水下声信号的研究,分析了水下声信号的激光干涉探测信号的时频分布特点,找到了激光干涉信号小波脊的分布规律。根据小波脊的分布规律,采用一种利用小波变换的水下声信号瞬时频率估算方法实现水下声信号瞬时频率的估计,并对稳频的水下声信号和线性调频的水下声信号进行了探测实验。结果表明,对频率变化率为16k Hz/s的水下声信号探测实验中,根据小波脊计算出水下声信号的瞬时频率,拟合得到水下声信号频率变化率为16.05k Hz/s。此结果验证了本文中所述方法的正确性。

激光探测水下声信号的实验研究

在实验室条件下,对于不同频率、不同振动强度的水下声音信号展开激光相干探测研究,建立了基于该方法的实验系统。水表面在水下声音信号作用下产生波动时,用激光照射水表面,其产生的水表面散射光携带了声波信息并与参考光发生干涉,对干涉信号进行采集并处理可得到水下声信号的频率与强度信息。对不同条件下得到的实验结果进行对比分析。实验结果表明,激光相干探测技术可有效地探测水下声信号,并且随着声信号的频率提高、强度减弱,探测效果趋于变差。实验系统采用全光纤光路设计,取得了较好的效果。

水下声信号光电探测技术的实验研究

为了实现水下声信号的遥感探测，针对水下声信号光电探测技术的强度调制理论，提出了光线分析理论模型，并进行了初步的理论分析和实验验证，取得了频率为65Hz和100Hz的水下声信号的探测数据，验证了水下声信号光电探测技术的强度调制理论。实验结果表明，在空气中利用激光，在水中利用声波，通过这两种信号载体来探测水下声信号技术是可行的，这一结果对于水下声信号光电探测技术的研究具有一定的参考价值。

水下声信号激光探测技术研究

水下声信号激光探测技术采用了激光接收技术。它在空气中利用光波, 而在水中利用声波,把两种最佳的信道和物理场结合了起来,是遥感探测水下声信号的一种比较理想的方法。水下声信号在水-空气界面会引起表面波动而对打在水表面处的激光束进行幅度调制。利用直接光强检测方法可以检测受水下声信号调制的激光信号。本文在理论分析的基础上通过试验验证了激光探测水下声信号技术的可行性,同时对水下声信号光电探测存在的问题进行了探讨并提出了相应的解决途径。

利用激光探测水下声信号的研究

对激光探测水下声信号可行性进行了研究.水下声信号造成的水表面微扰导致了反射的激光光通量的变化,探测器接收到的光通量的变化频率与水下声信号的频率相同,并给出了探测器位置与接收光通量的关系.

一种水下声信号激光遥感探测系统

论述了水下声信号激光探测的原理及系统结构.具体设计了光探测器、前置放大电路、高通滤波电路、后级放大电路、低通滤波电路、50 Hz陷波器电路、串口通信电路、存储器扩展电路以及基于数字信号处理器TMS320LF2407A设计了控制和运算电路,并利用虚拟仪器来实现探测信号的实时显示.实验证明,该系统能够较好地完成对水下声信号的探测和数据处理.

基于激光偏振特性的水下声信号探测方法研究

水下航行体辐射的声波传播到水-空气分界面上时,会在水表面形成微扰,使水表面元产生微倾角。提出一种利用激光偏振特性对水下声信号进行探测的方法,不直接利用散射光强信息,而是利用激光在布儒斯特角附近入射水表面时,反射光偏振特性随入射角剧烈变化的特点对水表面微扰进行高精度探测。建立了该方法的理论模型,得到了入射波、出射波垂直分量与平行分量的功率比P_A、P_R与入射角θ_i之间的关系。通过分析发现,当光源为自然偏振状态时,该方法无需对妑P_A进行测量就可以通过测量P_R而直接计算出水面入射角θ_i,进而实现对水下声信号的探测。仿真结果表明,该检测方法测量精度高,抗干扰能力强。

低频水下声信号调制下衍射光场的分布

建立了一个简单可行的光学系统用于探测低频水下声信号。水下声信号产生的低频声波通过水介质传到液体表面产生表面波,激光束入射到液面时,在光屏上观察到了清晰、稳定的衍射图样,发现在低频水下声信号的调制下衍射光场的分布具有明显的不对称性。实验中得到了衍射图样光斑光强与位置的分布,理论分析发现,结果与实验所观察到的现象是很吻合的。结果表明,在低频水下声信号调制下衍射光场的分布是非对称分布的。

水下声信号红外激光探测的光线分析

水下声信号在水-空气界面会引起表面波动而对打在水表面的激光进行调制。利用直接光强检测方法可以检测到受水下声信号调制的激光信号,本文用光线分析理论模型证明了利用激光进行水下声波探测的可行性。

一种大动态水下声信号的调理方法

本文介绍了在海洋噪声背景下对大动态小信号进行调理的一种方法，并对动态增益控制、滤波和抗干扰进行了说明。调试结果表明，这种调理方法大大提高了信噪比。

激光通量变化法探测水下声信号

该文将表面波理论与水声理论相结合,分析了水面微振动的物理过程及其表象的水声理论实质,提出了利用激光通量变化测量水表面质点振动位移的方法,设计了一个单点激光测量系统对此方法进行了实验验证。结果表明,激光通量变化法可有效探测水下声信号,同时对水面平整度的影响较宽容。

激光遥感探测水下声信号的研究

本文讨论了用激光遥感探测水下声信号的技术 ,水下声信号造成的最终表面微扰导致了由水表面反射的激光波束光通量的变化。基于此理论的探测系统被开发出来了 ,并用这套系统进行了实验研究。最初的结果表明 ,基于此技术的探测是可行的 。

基于盲源分离和自适应滤波的水下声信号降噪算法

在水下小孔径基阵测向应用中,阵元接收到的连续波(CW)信号质量直接关系到测向误差的大小,由于受到多径效应、信号起伏和水下背景噪声的影响,往往实际检测到的信号信噪比较低,相位估计结果离散性大。本文针对水下CW信号和水下背景噪声特点,提出了一种基于盲源分离和自适应滤波联合降噪的算法,该算法对接收的CW信号波形进行降噪以达到提高信噪比的目的。通过算法仿真和湖试试验证明,经本文算法输出的信号,估计器的输出结果比直接利用信号进行方位估计的结果精度高。

北海狮水下声信号类型分析

以水族馆内圈养的北海狮为研究对象,利用长达29 h的连续被动声学观测数据,对北海狮水下声信号类型进行了研究。共检测出22 689个水下声信号,对时长、最小频率、最大频率和峰值频率这4个声学参数采用聚类分析方法将信号分为10种类型:单脉冲(SP)、哨声(WS)、咕咕声(GG)、咚咚声(DS)、狗吠声(BK)、吼叫声(WY)、嗡嗡声(BZ)、撞击声(BG)、单频声(SF)以及咩咩声(BT)。该分类方式涵盖了北海狮92.6%的水下发声。北海狮水下声信号时长的均值为5~1 244 ms,峰值频率一般小于10 kHz。10种类型信号的占比各有不同,BK,BT和BG信号的比例较高;SP,WS和BZ信号的比例次之;DS,WY,SF和GG信号的比例较低。对北海狮水下声信号类型的分析能帮助了解北海狮的声行为特征,对野外北海狮的声学观测具有重要的指导价值。