摘要：针对水下跨平台协同系统信号检测融合的应用需求,本文提出了一种不依赖于水声传感器信噪比先验信息的水下目标分布式量化检测融合方法,不仅提升了检测融合系统的性能,而且避免了以往检测融合需要知道各传感器信噪比的难题。在奈曼-皮尔逊准则下,推导了量化检测融合的全局最优算法,在量化检测融合系统满足虚警概率要求的条件下,通过联合设计检测融合规则和各传感器判决规则,实现了对多位量化判决结果的最优判决。给出了量化检测融合的次优算法,通过独立设计融合规则与各传感器判决规则,使融合中心判决门限和各传感器判决门限仅仅依赖于与噪声方差密切联系的虚警概率,而不再依赖于信噪比。进行了计算机仿真,结果表明:所提算法性能优于参加融合的各传感器检测性能以及全局最优硬判决融合的性能,量化检测融合次优算法性能接近全局最优量化检测融合的性能。

摘要：针对非高斯噪声干扰环境中,基于噪声统计信息的分布式传感器检测融合求解困难这一问题,提出一种非高斯噪声中水下目标辐射噪声的分布式检测融合方法。首先,将水声环境中的非高斯噪声建模为Alpha稳定分布模型,而将目标辐射噪声建模为高斯信号。然后,采用高斯函数检测器将非高斯噪声污染的目标辐射噪声转换为高斯噪声中的信号检测模型,得到检测器输出与输入噪声分布的参数关系以及信号分布参数关系。最后,以高斯函数检测器输出抽样样本作为检测统计量,在奈曼-皮尔逊(Neyman-Pearson,N-P)准则下设计分布式传感器检测融合系统的检测门限及检测融合规则,使得各传感器检测结果得到最优融合。计算机仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

摘要：针对声呐低截获波形设计,提出了一种基于有限域理论的Costas编码脉冲串跳频信号构建方法。该方法根据整数集合生成有限域的充分性定理和有限域中本原元的存在性定理,在给定素数p的条件下,构造了包含p个元素的有限域,给出了该有限域中本原元的求解方法以及递推公式,该方法可以通过大数值模除运算来构造高阶次Costas阵列。实验结果表明,基于有限域理论的Costas编码脉冲串跳频信号具有较小的非循环互相关系数和"图钉"状的模糊度函数,具有好的多普勒频率分辨率和时延分辨率,对于低截获声呐设计具有重要的实用价值。

摘要：针对声呐空时自适应处理中混响样本获取及其协方差矩阵估计的难题,提出了一种基于混响稀疏重构的空时自适应处理方法。根据运动平台声呐混响在空时平面的分布规律,沿着混响单元多普勒频移与入射锥角余弦的关系曲线设计混响稀疏重构的空时导向字典;通过将声呐阵列观测数据在所设计的字典上进行稀疏分解,以较高精度重构了待检测距离单元中的混响样本;基于混响概率分布模型的先验信息,生成足够数量的混响样本以满足空时自适应处理中性能损失指标对混响样本数目的要求,从而得到混响协方差矩阵估计。该方法能够直接从待检测距离单元中重构混响样本,有效估计混响协方差矩阵,而不依赖于临近的辅助数据,因此不仅适合于混响统计特性不变的环境,也适合于统计特性变化的环境。声呐前视阵列、侧视阵列的仿真结果表明,该方法的改善因子比传统方法降低约10 dB,具有良好的抗混响性能。

摘要：未来海战中,水下智能航行体对目标的精准攻击将越来越重要。因此,对产生关键影响的导引方法开展研究就显得极为重要。在智能航行体制导过程中,智能体对制导信息的估计受对抗、干扰等影响存在较大误差,导致单一导引律下UUV的制导精度较低。结合固定提前角、扩展比例导引律和自适应滑模导引律3种导引方式各自的优点,根据其所需制导目标信息种类的差异对估计的信息进行分类;然后采用模糊权系数计算方法得到各类信息的权系数,构成自适应加权导引律;并对各导引方式在目标未机动和目标机动的仿真环境下进行仿真对比。

摘要：对傅氏空时二维谱估计分辨率低以及声呐空时采样数据样本数不足给角度-多普勒成像带来困难的问题,提出一种水声信号稀疏重构的高分辨角度多普勒成像方法和抗混响空时滤波器的稀疏重构方法。该方法在声呐阵列单测量向量的极少观测样本条件下,建立阵列信号的空时稀疏表示模型,应用稀疏表示的匹配追踪算法和基追踪算法重构回波与混响的高分辨角度多普勒像。并根据运动声呐回波与混响的空时分布规律及声呐待检测距离单元位置的先验信息,沿着混响空时分布脊线设计混响稀疏表示的专用空时导向向量字典,通过重构抗混响空时滤波器来抑制角度多普勒平面的混响干扰。对运动声吶前视和侧视阵列的计算机仿真结果表明,在混响背景中,该方法采用声呐阵列单测量向量重构了低速运动目标多亮点回波的高分辨角度多普勒像,频率分辨率突破傅里叶分辨率,角度分辨率突破阵列瑞利限,分辨率明显优于傅氏空时谱估计。

摘要：在水下目标检测和跟踪系统中,多目标检测算法起着重要的作用,AIC算法是最具代表性的方法。为了满足目标检测对高速实时并行处理技术的要求,针对水下阵列信号处理的实际应用,采用有效的并行算法和并行结构来减少运算量,设计并研制了一种基于4片ADSP-TS101S的多处理器并行实时处理系统。经过对算法的运算时间和目标检测的性能进行分析,表明该系统提高了处理效率,解决了阵列信号处理中大运算量的高速实时处理的问题,具有良好的目标检测性能和实时处理能力,满足工程实际需求。

摘要：稀疏表示研究信号简洁表示与重构的本质问题,能够更好地揭示、分辨和提取信号中所蕴含的信息特征,在水声信号处理的许多应用方面都显示了巨大的优势和潜力.本文综述了水声信号处理中的稀疏表示理论及有关应用问题.首先介绍了稀疏表示模型和典型的稀疏分解算法;然后,研究了自适应过完备字典设计、离网格处理等稀疏表示的关键问题;接着,探索了稀疏表示理论在水下信号处理中的一些重要应用,包括高分辨波达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计、水下体目标微多普勒特征提取、运动目标角度-多普勒声成像、水声信号压缩感知与重构;最后,指出稀疏表示理论在水声信号处理中的发展趋势.进行了必要的计算机仿真,提取了水下目标时、频、空域多维度信息特征,并实现了两类典型通信信号的有效压缩和精确重构.

摘要：在水下目标检测和跟踪系统中,多目标方位估计算法起着重要的作用,MUSIC算法是最具代表性的方法;为了满足目标方位估计对高速实时并行处理技术的要求,针对水下阵列信号处理的实际应用,采用有效的并行算法和并行结构来减少运算量,设计并研制了一种基于4片ADSP-TS101S的多处理器并行实时处理系统;经过对算法的运算时间和方位估计的性能进行分析,表明该系统提高了处理效率,解决了阵列信号处理中大运算量的高速实时处理的问题,具有良好的方位估计性能和实时处理能力,满足工程实际需求。

摘要：模拟预处理机是水下主动探测系统的关键部件。针对水下主动探测系统的应用，设计了一种模拟预处理机，该电路采用分级放大结构，并使用两级滤波器对信号进行滤波处理，在达到对信号放大倍数要求的同时避免了放大器自激，采用噪声性能好的AD867X系列芯片有效抑制了电路噪声对信号的影响。分析了该模拟预处理机的工作原理，绘出了电路结构图，并选择了芯片，调试检测结果表明，电路工作正常，性能指标达到要求。