摘要：基于多元复合假设检验模型,将谐波信号的闭环检测和估计算法应用于DEMON线谱的提取,提出了一种基于联合检测与估计的DEMON算法(JDEMON).该算法设计了DEMON线谱检测和轴频估计之间的耦合机制,利用了DEMON线谱的谐波特性,构建了轴频的检测统计量.在JDEMON处理过程中,首先给出一个假设的轴频先验分布,然后基于谱分析进行线谱检测和轴频估计,最后利用估计器的输出结果对先验的轴频分布信息迭代修正,重复进行线谱检测和轴频估计,形成闭环检测,从而提高了线谱检测和轴频估计性能.仿真数据和实测螺旋桨噪声数据的分析表明,与传统的DEMON处理方法相比,该方法提高了对螺旋桨噪声的轴频估计精度和线谱检测概率.

摘要：该文以非合作水声脉冲信号为对象,研究非合作条件下水声信号的单水听器匹配场定位。首先根据水声脉冲信号的短时瞬态非平稳特性,设计具有自适应径向高斯核函数的时频分布进行频率估计。然后利用声场传播模型计算声场,求解海洋信道脉冲响应。由计算出的信道脉冲响应和水听器上的接收信号,使用时域最小二乘的方法得到搜索网格区域上的拷贝场信号。最后通过建立误差代价函数,获得表征目标位置的模糊表面,实现利用单个水听器对非合作水声脉冲信号的匹配场定位。通过仿真实验和实际海试数据的验证,证明了该方法的有效性。

摘要：首先分析模拟舰船辐射噪声的归一化功率和Moore响度变化趋势,进一步用海试数据验证Moore响度的周期性变化特点,分析Moore响度周期性变化的原因,提取Moore响度均值作为一维特征.然后分析研究音色中有效的谱质心特征,根据谱质心的数学定义推导出谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度的数学公式,举例分析其物理含义,并提出基于六分段频带的谱质心、谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度共24维的音色特征模型.将Moore响度特征模型和音色特征模型相结合,从组合的25维特征的均值和方差分布可知特征具有一定的可区分性.最后设计3层BP神经网络分类器,海试数据表明基于Moore响度和音色的特征模型提取方法是有效的,且有利于提高分类识别率.

摘要：利用直接序列扩频信号的自相关特性,提出了一种直扩信号相关峰累积检测方法.理论上分析了直扩信号的自相关特性,可知在伪码周期整数倍处可能会出现峰值,利用这些相关峰及其倍数关系可以对直扩信号进行判别.但由于信元信号与噪声的影响,这一系列相关峰并非连续稳定出现.在低载噪比时,一些自相关峰淹没在噪声中,直接对其检测比较困难.利用相关峰出现的周期关系,设计了相关峰累积检测器.该检测器不仅可以实现自动检验,而且可适用于低载噪比情况,具有实际应用价值.计算机仿真结果和海试数据都验证了该方法的可行性与实用性.

摘要：针对低速水流场速度测量中要求更高测速精度难题,提出了满足测流环境约束使得测速精度最优的声呐波形参数动态设置方法。基于模糊函数和参量估计理论,研究了相干脉冲串信号测速精度与其波形参数的关系,详细分析了流速范围、探测距离和流场分布等环境因素对波形参数取值的约束,利用非线性规划方法得到测速精度最优的波形参数计算方法。实验结果证明了所提波形设计方法的正确性和实用性。

摘要：首先简要介绍了水声通信网的概念和设计要求 ,然后对水声通信网的多址技术进行了探讨 ,提出了一种稳健的、适用于浅海水声通信网的跳频码分多址 (FH CDMA)方案 .通过对浅海水声信道进行建模仿真 ,并在此基础上构建网络仿真系统 ,分析并比较了FH CDMA方案在不同传输条件下的水声信道中的性能 .仿真实验表明

摘要：基于三参数功率谱曲线(Ecs)模型和自回归(AR)模型的螺旋桨噪声建模方法已经在工程中得到广泛的应用.然而,噪声模型输出的稳定性条件缺乏严格的证明,同时缺乏实测噪声到模型参数的一个有效提取方法,给噪声模型的实际应用带来困难.本文详细讨论了Ecs模型曲线的性质及其与螺旋桨辐射噪声统计特性的一致性.讨论了噪声模型中的AR模型稳定性条件.首先,利用Schur-Cohn准则将AR模型的稳定性等价为Levinson-Durbin递归计算中所有反射系数绝对值小于1的问题.其次,证明了Yule-Walker方程中的自相关矩阵合同于以各阶建模误差为对角元素的对角阵.根据Sylvester惯性定理,将对反射系数的约束条件等价为自相关矩阵的正定性条件.最后证明了在Ecs模型曲线非负条件下AR模型输出具有稳定性,给出了一种稳定Ecs模型中三个参数的约束条件.此外,本文给出了一种利用实测数据估计Ecs模型参数的方法.首先通过噪声功率谱峰值估计Ecs参数f0,设计Ecs曲线和测量噪声的功率谱曲线的误差函数联合估计fm和λ,最后修正信号的方差.采用缩比四叶螺旋桨模型,设计并开展了一次螺旋桨噪声水池实验,采集了多种转速条件下的螺旋桨辐射噪声.实验数据分析表明,在不同转速条件下,Ecs模型曲线均能较好的逼近实测螺旋桨噪声数据的功率谱谱形.实测数据估计的模型参数与螺旋桨的空化状态表现出较好相关性,可以作为噪声特征参数.

摘要：为解决非合作条件下水声脉冲信号检测与参数估计的难题,本文提出了一种基于短时分数阶傅里叶变换(ST-FR-FT)的检测方法。线性调频(LFM)和单频(CW)脉冲信号是最常见的两种水下声脉冲信号,在非合作条件下,信号参数信息的缺失使得不能直接采用匹配滤波检测方法,傅里叶变换(FT)对CW信号具有良好的检测增益,但对LFM信号检测增益下降,尤其是具有较大调制率的LFM信号。分数阶傅里叶变换(FRFT)对LFM信号具有良好的能量聚集性特点,有利于LFM信号的检测,并且包含了Fouroer变换,同样适用于CW信号的检测。为了同时获得接收信号的时域和频域特征,设计了基于短时分数阶傅里叶变换(ST-FRFT)的检测器,可以实现信号参数未知的情况下对LFM和CW信号的截获检测。理论分析了ST-FRFT与STFT方法针对LFM信号和CW信号的检测性能,基于FT的方法对LFM信号的处理增益受到调制率的影响,相对于CW信号增益下降,并且随窗长呈非线性变化,非合作条件下难以获得最佳窗长,而FRFT对LFM信号可以获得近似匹配滤波的处理增益,提高了LFM信号的检测性能。仿真结果和湖试数据处理结果验证了理论分析的正确性与该方法的有效性。

摘要：本文研究了一种集相空间重构的几何特征和盒数维为一体的计算复杂度较低的非线性特征提取方案.首先利用基于统计学方法的C-C方法提取嵌入维和时延,根据舰船辐射噪声的嵌入维确定维数范围,在维数范围内采用时延法进行相空间重构,将舰船辐射噪声时间序列扩展到高维空间,在高维空间中计算时间子序列的相关系数,并从相关系数中寻找阈值范围提取具有区分性相似性重复度,将相似性重复度进行升序重排画相似性重复度曲线,提取相似性重复度平均值这一几何特征,然后从盒子维的数学分析出发研究盒子维数的简化工程计算模型,三类舰船辐射噪声的盒子维分布图验证盒子维特征具有一定的区分性,最后设计后传播(BP)神经网络分类器,BP神经网络采用两层结构的批处理模式.推导特征的类间距离和类内距离,并通过实际海上数据仿真,计算结果表明结合特征的类间距离较大,类内距离较小,验证结合特征提取方法的有效性,三类目标的识别率表明该方法具有一定的水声目标识别能力.

摘要：自动控制系统是控压钻井的核心技术,是控压钻井作业成功的关键。在控压钻井自动控制系统中引入了分级递阶智能控制的概念,将控制系统分为反馈控制、预测和监测控制和多目标优化控制3个层次,建立了分级智能控制的概念设计,并论证了多级控制策略的可靠性和工作特点;同时在参数预测与监测控制中引入了模型预测控制算法(MPC),结合实时数据测量、流动模型和控制回路的系统分析,提出了一种持续对井眼流动模型和钻井力学模型进行数据更新的方法,并给出了控压钻井井底压力实时模型预测控制的方法和流程。