基于优化VMD与斜率熵的目标辐射噪声特征提取方法

为了在复杂多变的环境中有效提取目标辐射噪声的特征信息,提出一种基于优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和斜率熵的目标辐射噪声特征提取方法。采用蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA),提出基于BOA的参数优化VMD算法(BOA-VMD),实现VMD最佳参数组合的自适应选取,从而对四类辐射噪声信号进行分解,得到一定数量的固有模态函数(intrinsic mode functions,IMF)。计算各IMF分量的斜率熵作为特征值,通过仿真实验和实际噪声信号进行实验分析,并与散布熵、波动散布熵和排列熵3种特征相比较。结果表明:所提出的基于BOA-VMD与斜率熵的特征提取方法可以实现不同种类目标的分类识别,并且在单特征和多特征条件下均具有最高识别率,而且随着提取的特征数量的增加,最高识别率也会随之增加。

背景对目标双波段辐射比影响的研究

研究影响双波段辐射比的各种因素，重点研究背景的影响，并为其应用提出理论根据，方法采用理论与实际相结合的方法，导出了背景对红外双波段绝对辐射比和辐射差比的影响公式，计算了几种特定情况下的３－５μｍ和８－１４μｍ双波段的辐射比．结果背景大小对绝对辐射比影响较大，而对辐射差比影响较小；辐射差比受背景辐射率的影响较大，背景温度对二者皆有效大影响．结论在实际应用中要根据背景的具体情况确定采用哪种辐射比．

水下目标辐射噪声时间序列的非线性降噪处理

噪声是信号检测和目标识别的障碍．对水下目标辐射噪声降噪，过去常用线性的方法来对信号进行滤波。对于线性系统产生的信号，用线性滤波方法可以达到较好的效果但对非线性系统产生的信号或受非线性因素影响较大的信号，用线性滤波万法不能很好地滤除噪声，已经证明，水下目标辐射噪声信号中具有明显的非线性成分。因此，本文提出运用非线性方法对水下目标辐射噪声时间序列进行降噪处理。通过降噪前后重构吸引子、关联积分曲线斜率及信噪比的比较，表明该方法对去除水下目标辐射噪声时间序列中的噪声干扰十分有效。

水下目标辐射噪声中单频信号分量的检测：理论分析

在理想情况下高斯噪声背景下高斯信号的最佳检测问题已受到很多关注,它是被动声呐采用能量检测的理论基础之一。但是理论与实验都已证明,舰船辐射噪声中存在着单频信号分量。在小信噪比下,单频信号的检测必须采用有别于宽带能量检测的方法。本文讨论在小信噪比下检测单频信号分量的几种不同的理论方法,包括自相关检测、FFT分析、自适应线谱增强等,计算了它们的增益。指出分段FFT检测具有明显的优势,对可能出现的单频信号分量的频率漂移具有较好的宽容性。

水下目标辐射噪声中单频信号分量的检测：数值仿真

继续深入讨论强干扰背景噪声下单频信号分量的检测问题。根据理论分析进行了一系列的数值仿真,验证了理论中关于处理增益与时间成正比的结论,在存在频率漂移时,分段DFT分析的宽容特性。同时讨论检测系统的参数选择问题,包括采样间隔、分段DFT的长度、频率分辨力、单频信号分量的频率漂移对检测系统性能的影响。

浅海波导中水下目标辐射噪声干涉条纹的理论分析和试验结果

浅海波导不变量的研究是近30年来水声学中引人注意的课题之一。水下目标辐射噪声的直达波和海面、海底反射波之间的干涉现象可以认为是浅海波导的典型例子,直达波和反射波之间的干涉条纹对了解浅海波导的机理是非常有效的。本文给出由水下目标辐射噪声直达波和海面、海底反射波产生的干涉现象的理论分析,指出由海面反射波引起的干涉条纹集中在高频段,而由海底反射引起的干涉条纹既可能在低频段也可能在高频段,它与海底的声学特性密切相关。文中给出了干涉条纹图和目标位置、海洋环境以及接收传感器等参数的关系,指出干涉条纹具有双曲线的形状,而一族双曲线的渐近线为直线。海试给出了若干有趣的结果,部分数据处理的例子证实了理论分析的正确性。本文所述的理论与试验结果表明在一定条件下,干涉条纹图可以用于目标检测与识别。

用垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差分析及其修正方法

文章给出了水声波导模型下垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差和修正方法,以便使两种测量结果一致和统一。在设定典型水声波导的参数后,用波数积分方法计算出声源到垂直阵各阵元的信道传输函数,再推导出垂直嵌套阵聚焦波束的信道传输函数,从而得到单水听器和垂直嵌套阵的测量误差。数值计算表明在70 m海深条件下,不同深度单水听器测量单频信号频谱级起伏达15 dB以上,总声级测量误差的均值为3 dB,而垂直嵌套阵测量单频信号频谱级起伏仅4 dB,总声级测量误差的均值趋于0 dB。海上实验测量单频信号声源级的结果与数值计算的起伏一致,海试中垂直阵获得较高的空间增益。结论是在浅海条件下垂直阵的测量精度高于单水听器的测量精度,用单水听器测量的目标总声级需要修正时可以修正,而用单水听器测量的单频信号声源级则难以修正。

阈值法在毫米波目标辐射信号去噪中的应用研究

小波域阈值法去噪以其效果好,易编程实现而广泛应用到图像及信号的去噪中。该文在分析了毫米波目标辐射信号的小波系数特征后,提出使用非负小波系数代替信号的小波系数。对于确定的阈值,推导了重构信号均方差最小时,非负小波系数的去噪方法,实验表明该文算法具有较好的去噪效果。

水下目标辐射噪声的非线性检验

由于非线性是混沌产生的必要条件，所以讨论一个观测时间序列是否具有非线性，对进一步利用混沌时间序列方法分析观测时间序列很有意义。本文讨论水下目标辐射噪声信号中非线性问题，运用替代数据方法，根据实验数据与替代数据之间峭度和自相关两个量的差异性，分析了水下目标辐射噪声信号中的非线性成分，得出结论：水下目标辐射噪声信号中存在非线性成分，且这种非线性不是由于静态测量函数的非线性引起的，为利用非线性时间序列分析方法分析水下目标噪声信号提供了理论依据。

目标热辐射特性的可视化计算

研究了用可视化程序设计语言编制软件进行目标辐射特性计算的问题。讨论了目标辐射特性数值计算的方法以及计算方法与计算速度的关系,解决了计算结果图形示意所面临的数据坐标动态标注难题。编制的软件界面友好,不仅能高精度计算出目标波段辐射出射度、光谱辐射出射度等以前须翻阅厚厚工具书才能计算的目标热辐射特性参数,而且有助于完成工具书难以起到帮助作用的优化设计工作,为设计出性能更加优越的光电探测系统提供了手段。

红外成像仿真系统目标/背景辐射能量计算

红外探测系统不仅能探测到的目标红外辐射,也探测到环境背景的辐射。红外制导半实物仿真系统在试验过程中,目标和部分环境背景辐射都进入参试探测器的视场内,而红外探测系统响应的是目标和背景的辐射通量差。根据红外辐射度学的基本理论,结合红外半实物仿真系统的光学系统结构和特性,计算了红外成像仿真目标与试验室环境背景在参试探测器像素的辐射通量差以及红外仿真小目标与环境背景在参试探测器入瞳处的辐射通量差,以便对仿真系统的能量进行定量地分析。

水下目标辐射噪声的子波变换和高阶累积量联合分析

将子波变换和高阶累积量联合分析应用于对水下目标辐射噪声的特征提取。首先利用子波变换提取辐射噪声的动态调制分量，然后应用四阶累量对角切片的傅立叶变换（21/2维谱）分析该动态调制的谐波特性。结果表明，该方法可以有效地实现动态调制分量与其他信号的分离，准确提取谐波特征。由于四阶累量对高斯噪声的抑制性，该方法还具有很强的抗噪性。此外，相对与双谱和三谱分析，21/2维谱分析极大减少了计算量，降低了方法的复杂程度，具有较快的运算速度。

非合作雷达辐射源目标探测系统关键技术分析

非合作雷达辐射源目标探测系统具备极高的理论研究及应用价值.本文首先介绍了非合作雷达辐射源目标探测系统的概念内涵和技术体制优势,然后总结了该领域近年来国内外研究现状,最后对比民用辐射源的外辐射源雷达系统,分析了非合作雷达辐射源目标探测系统在获取和处理信号以及检测和跟踪目标等方面面临的诸多技术瓶颈,探讨了系统同步、直达波抑制、非合作目标检测和目标跟踪等关键技术.

高分辨率SAR定标参考目标辐射特性的校正方法

定标参考目标雷达截面积(RCS)的频率、入射角相关性是一个固有性质,对于常规SAR系统,在小带宽/窄方位波束条件下通常近似认为目标具有恒定的后向散射特性,即RCS为一常数;然而,对于高分辨率SAR系统,继续用中心频点、方位角处的RCS表示大信号带宽/宽方位波束条件下的RCS,将会直接影响辐射定标的准确性。鉴于此,该文提出基于标准数据或参考定标体的目标辐射特性校正方法,暗室地基SAR系统仿真结果表明,在目标辐射特性校正前后,点目标积分能量相差1.2 d B;实测数据处理结果显示,经过参考目标辐射特性校正,SAR图像中点目标旁瓣更加对称,且方位向主瓣宽度变窄,在时域更接近理想点目标冲激响应,从而验证了校正算法的有效性。

水下目标辐射噪声宽带谱级的距离折算

舰船和水下目标辐射噪声的测量，是水声研究的一项极为重要的工作。按我国海军舰船辐射噪声测量规范的要求，应对测量距离进行折算。传统的距离传播损失折算方法，是基于“点声源和波阵面球面扩展”二项假设的考虑，球面扩展的假设是以理想的无界均匀空间为前提的，甚至不考虑介质吸收。因此测量距离引起的传播损失直接与距离平方成反比。实际海洋环境中声信号传播与海面、海底边界以及海底介质声学特性有关。本文提出一种舰船目标辐射噪声源级的测量距离损失的折算方法，采用声场波数谱积分方法计算宽带声传播损失。从实验数值处理和数值模拟计算出发分别讨论水下目标辐射噪声源级计算的距离折算，与传统的“距离反平方律”折算结果进行对比。同时还用声场简正波方法对测量距离进行折算，分析不同方法的异同点。

水声目标辐射噪声的低维动力学成分提取及应用

基于非线性动力学理论的水声信号相空间处理，是水声信号处理的一种新途径。实际水声信号在相空间中分析时的首要问题是降噪。本文应用局部几何投影法提取不同目标辐射噪声的低维成分，输出相图呈现出较明显的低维吸引子。在此基础上，用吸引子维数和反映动力学模型差异的交叉预测误差对样本进行了分类研究，结果表明，综合这两种分别反映几何性质和动力学性质的特征，可达到一定的分类效果。

基于SD卡和单片机的水下目标辐射噪声模拟器设计

水下目标辐射噪声模拟器在各类被动式声探测设备的研制、验收和人员培训中有着重要意义。介绍了一种水下目标辐射噪声模拟器的设计和实现,该模拟器利用ATMega128L单片机作为控制核心,使用SPI模式控制读取SD卡,经过声源级控制和功率放大模块,将SD卡内预存噪声信号通过换能器进行发射,形成特定目标辐射噪声的模拟信源。另外,介绍了一种可行的计算机模拟特定水下目标辐射噪声的方法。测试证明,该模拟器可有效模拟水下目标,高度还原其噪声谱,达到了设计要求。

水下目标辐射噪声的子波变换和双谱联合分析

首次将子波变换和双谱联合分析应用于对水下目标辐射噪声的特征提取。首先利用子波变换提取辐射噪声的动态调制分量 ,然后应用归一化双相干系数分析该动态调制的谐波特性。结果表明 ,该方法可以有效地实现动态调制分量与其他信号的分离 ,准确提取谐波特性 。

基于CDAE-LMSAF的水下目标辐射信号增强

针对远距离目标(如潜艇、鱼雷等)被动定位时存在海洋环境噪声、舰艇自身噪声等影响,从而导致定位精度降低的问题,本文提出了一种基于卷积去噪自编码器和自适应最小均方误差滤波(CDAE-LMSAF)的增强方法,通过提取水下目标辐射信号和含噪信号的时频谱图特征,作为卷积去噪自编码的输入进行训练和建模,再利用自适应滤波器对神经网络增强后的音频进行优化,实现对水下目标辐射信号的增强。仿真实验结果表明,在信噪比为-5 dB时,本文方法的信噪比为17.51 dB,相比于多窗谱谱减法的1.23 dB,卷积去噪自编码器的7.21 dB,自适应最小均方误差滤波的4.12 dB,本文方法具有更高的信噪比增益。

空间目标在辐射压强下的角偏移量计算

采用物理光学近似,对运动的空间目标在辐射压强作用下产生的角偏移量进行了详细的计算.分别给出了角偏移量随入射平面波能量密度、目标质量,及其波入射方向与目标初速夹角的变化曲线.并利用计算结果分析了目标角偏移量的可探测条件.提出了空间运动目标识别的一种可行性方法.