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《哈尔滨工程大学》 2008年
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基于矢量水听器的目标特征提取与识别技术研究

李思纯  
【摘要】: 水面及水下目标辐射噪声低频线谱特征提取是信号检测和目标识别的关键技术之一,它直接影响到信号检测和目标识别的效果,是水声领域的学者们长期关注的研究内容。近年来,由于矢量水听器的逐步推广应用,基于矢量水听器的信号处理技术也相继出现,并展示出优于声压信号处理的优势。基于矢量水听器的信号处理问题已成为令人瞩目的研究热点,一些成果相继被发表。声矢量信号处理技术的出现,为解决水面及水下目标特征提取、微弱信号检测、定位及噪声识别等诸多问题提供了一种新的方式和手段。 本文根据声压和声矢量信号特征提取的研究现状、存在的主要问题以及工程实际应用的基本要求,结合基金项目“XX声矢量特征提取与分析研究”的内容,对目标特征提取及其分类识别进行了理论、算法与应用方面的探讨。论文的研究建立在单矢量水听器基础上,围绕矢量水听器信号处理方法,应用二阶和高阶统计量手段,将LOFAR、DEMON、非整数维谱和互双谱技术融入到其中,实现水面及水下目标辐射噪声特征提取与识别技术研究,从而扩大矢量水听器的应用领域。主要研究内容如下: (1)从水下目标辐射噪声的非平稳性出发,对矢量水听器目标辐射噪声的线谱特征采用高阶统计量的信号处理方法进行了研究。 (2)通过借鉴标量信号双谱估计算法和互双谱定义,提出了声矢量信号双谱和互双谱估计算法,并将其应用于声矢量信号特征提取。探讨其增强基频信号抑制高斯噪声的能力。 (3)探讨声压和声矢量信号非整数维DEMON谱特征提取方法,并对其性能进行研究。探讨高斯、对称和混合背景噪声环境条件下,不同输入信噪比的常规声压与声矢量信号非整数维谱的轴频峰值与背景噪声均值比及轴频检测概率。 (4)利用以上研究所获得的声矢量信号组合特征,进一步探讨基于矢量水听器和LMBP神经网络的目标识别技术;探讨基于矢量水听器和RBF神经网络的目标识别技术;并对其识别效果进行了分析。 (5)对上述研究进行了计算机仿真和实际试验数据处理,处理结果进一步验证了理论研究和所提出算法的有效性。 本文旨在通过以上研究,能够对声矢量信号中的线谱成分有充分的认识和提取到尽可能多的特征,从而进一步提高舰船目标识别率。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB565.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈晓昭;陈建峰;王绪虎;张群飞;;矢量水听器工程局限性剖析[J];声学技术;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈晓昭;陈建峰;王绪虎;张群飞;;矢量水听器工程局限性剖析[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会——2012年水下复杂战场环境目标识别与对抗及仿真技术学术交流论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 师俊杰;基于潜标的甚低频矢量声场建模与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 张文娟;基于听觉仿生的目标声音识别系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 于凤楠;双谱分析方法在水下目标特征提取中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王伟;基于时延估计的被动声定位研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 刘铭;水下目标特征提取与线谱跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 叶忠刚;基于QPSK技术的水下Modem设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 沈广楠;舰船目标识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 黄锐;水下声场的标量、矢量特征及其变化规律的研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 王杨;水下目标辐射噪声多维特征分析技术[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 石海泉;波导环境下矢量声场特性分析及特征提取技术[D];哈尔滨工程大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 章新华;水下目标自动识别的核心技术[J];兵工学报;1998年03期
2 景志宏,赵俊渭,林钧清;基于高阶谱的水下目标识别[J];船舶工程;1999年02期
3 曾庆军,王菲,黄国建,李洪瑞;基于线谱特征提取的被动声纳目标识技术研究[J];船舶工程;2001年03期
4 方世良,魏占海,徐步安,毛卫宁;声矢量传感器目标方位估计[J];东南大学学报(自然科学版);2002年05期
5 洪健,陆佶人;子波变换及径向基函数网综合水声信号识别[J];东南大学学报;1994年06期
6 陈向东,高翔,陆佶人;基于相似序列重复度的舰船辐射噪声时域特性的研究[J];东南大学学报;1998年06期
7 高翔,陈向东,陆佶人;基于小波分析的被动声纳信号宽带噪声包络调制分析[J];东南大学学报;1998年06期
8 彭圆,申丽然,李雪耀,王科俊;基于双谱的水下目标辐射噪声的特征提取与分类研究[J];哈尔滨工程大学学报;2003年04期
9 刘伯胜,田宝晶;矢量传感器估计目标方位的误差的仿真研究[J];哈尔滨工程大学学报;2003年05期
10 杨士莪;单矢量传感器多目标分辨的一种方法[J];哈尔滨工程大学学报;2003年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王倩;蒋林华;张京丰;徐海群;;模糊神经网络在粉煤灰混凝土强度预测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
2 冯清海;袁万城;樊启武;;基于FE—ANN—MC的结构可靠度计算方法研究[J];四川建筑科学研究;2008年04期
3 张彤;王建平;孟改样;;异因同果关联神经网络在工程造价中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2009年02期
4 翁兴中;蔡良才;;基于神经网络理论的机场沥青道面状况评定[J];四川建筑科学研究;2010年01期
5 李晶;谷彩连;;小电流接地系统单相接地故障选线的算法研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
6 李瑞琪;程乃伟;郭燕;;基于蚁群神经网络火灾信息处理技术研究[J];安防科技;2011年07期
7 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
8 倪志伟;;BP网络中激活函数的深入研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1997年03期
9 高清维,程玉林,明军;信号子带分解和重构的小波滤波器系统及边界处理[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年04期
10 周鸣争;人工神经网络在自动控制系统中的应用[J];安徽机电学院学报;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 祁生文;伍法权;;基于模糊数学的TBM施工岩体质量分级研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
3 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 李琨;王晓东;刘会景;张云生;苗琦;;瓦斯“冒大数”及其神经网络滤波器的研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 王春林;;灰熔点预测建模研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
8 曹波伟;薛青;牛金涛;龚长虹;刘磊;;基于神经网络和专家系统的装备智能故障诊断的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 李凡;郭圣明;郭新毅;陈耀明;;环境不确定条件下的声纳性能预报[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
10 韩梅;程艳合;宋汝刚;;声纳浮标区域阵型建模与研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张帆;全景视觉图像质量优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 刘友永;水声差分跳频通信关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
2 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
5 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
6 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
9 李娜;基于神经网络的非线性系统H_∞控制[D];广西师范学院;2010年
10 吴家瑞;服装产品加工成本快速估算方法研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘福林;;仿生学发展过程的分析[J];安徽农业科学;2007年15期
2 辛忻;车辆的声音识别技术[J];鞍山科技大学学报;2004年02期
3 马元锋;陈克安;马苗;张成;;一种新的可应用于声目标识别的倒谱系数[J];兵工学报;2009年11期
4 郭利刚;赵凡;;声音匹配识别算法的研究与实践[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2007年01期
5 孙建伟,谭惠民;被动声目标定位与跟踪的实验研究[J];北京理工大学学报;1999年06期
6 赵兴浩,邓兵,陶然;分数阶傅里叶变换数值计算中的量纲归一化[J];北京理工大学学报;2005年04期
7 吴瑞芸,梅文博,周思永;瞬态信号波形提取的子波变换方法[J];北京理工大学学报;1996年04期
8 景志宏,赵俊渭,林钧清;基于高阶谱的水下目标识别[J];船舶工程;1999年02期
9 景志宏,赵俊渭,林钧清,林良骥;高性能水下目标识别系统及其实验研究[J];船舶工程;1999年04期
10 陈敬军,陆佶人,刘淼;基于人工智能的线谱检测技术[J];船舶工程;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 李整林;张仁和;鄢锦;李风华;;由匹配场处理和传播损失反演海底参数[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
2 陈魏;马力;陈耀明;;自适应下山模拟退火法反演海底等效地声参数[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
3 李整林;张仁和;;基于等效海底模型的联合反演方法[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
4 蒋品;方世良;;水声瞬态信号的幅度估计[A];中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张海刚;浅海甚低频声传播建模与规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 马艳;基于小波变换的畸变信道检测和目标特征提取研究[D];西北工业大学;2002年
5 殷冬梅;无线电水声浮标阵多目标跟踪定位系统[D];哈尔滨工程大学;2003年
6 郭业才;基于高阶统计量的水下目标动态谱特征增强研究[D];西北工业大学;2003年
7 张小凤;双/多基地声呐定位及目标特性研究[D];西北工业大学;2003年
8 王德俊;矢量声场与矢量信号处理理论研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 赵羽;矢量阵阵处理研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 余秋星;水下目标识别的相关技术研究[D];西北工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪文件;新世纪中国海洋方向安全分析[D];中共中央党校;2000年
2 张义军;基于高阶统计量的舰船辐射噪声特征提取及分类识别研究[D];西北工业大学;2001年
3 陈雪勤;基于计算声场景分析的混叠语音分离研究[D];苏州大学;2002年
4 赵妮;舰船噪声的非平稳非高斯特征提取方法研究[D];西北工业大学;2003年
5 朱君波;PCA在语音检测中的应用研究[D];浙江工业大学;2004年
6 周清平;舰船噪声包络的高阶统计量特征研究[D];西北工业大学;2004年
7 符新伟;基于高阶统计量和小波分析的特征提取[D];西北工业大学;2004年
8 张自丽;舰船噪声包络的特征提取研究[D];西北工业大学;2004年
9 吴岳松;基于听觉模型的水下目标识别研究[D];西北工业大学;2005年
10 邓继雄;基于高阶统计量的舰船目标分类方法研究[D];西北工业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 苏瑞群;杨坤德;;浅海环境下垂直矢量阵空间增益分析[J];电声技术;2013年05期
2 师俊杰;吕云飞;孙大军;兰华林;梅继丹;;潜标姿态变化对矢量水听器目标方位估计的影响[J];声学技术;2014年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 陈柔伊;水下目标识别中的特征提取与分类研究[D];华南理工大学;2011年
2 苏刚;声探测低空目标定位滤波算法及数据关联算法研究[D];杭州电子科技大学;2012年
3 张俊;潜标平台下的矢量水听器悬挂系统声学性能影响研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 陈昊田;基于矢量水听器的海洋环境噪声采集系统设计[D];哈尔滨工程大学;2013年
5 张涛;MEMS水声接收传感器系统设计[D];华东理工大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 栗苹,崔占忠,施聚生;声目标识别技术及其在坦克目标识别中的应用[J];兵工学报;1996年01期
2 李在庭,高德勇,何遵文;直升机声信号特征提取和识别技术[J];兵工学报;1996年01期
3 章新华;水下目标自动识别的核心技术[J];兵工学报;1998年03期
4 景志宏,赵俊渭,林钧清,林良骥;高性能水下目标识别系统及其实验研究[J];船舶工程;1999年04期
5 曾庆军,王菲,黄国建,李洪瑞;基于线谱特征提取的被动声纳目标识技术研究[J];船舶工程;2001年03期
6 陈敬军,陆佶人,刘淼;基于人工智能的线谱检测技术[J];船舶工程;2004年03期
7 贾志富;采用双迭片压电敏感元件的声压梯度水听器[J];传感器技术;1997年01期
8 陈洪娟,贾志富;压电圆盘弯曲式矢量水听器的设计[J];传感器技术;2002年08期
9 陈洪娟,洪连进;基于压电加速度计的同振型矢量水听器的设计[J];传感器技术;2003年03期
10 宋爱国,陆佶人;信号功率谱特征提取的进化规划方法[J];电路与系统学报;1998年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王伟;;ESPRIT方法在矢量水听器多目标方位估计中的应用[J];声学与电子工程;2006年03期
2 张开锐;薛晨阳;张国军;关凌纲;王建平;;MEMS矢量水听器及其方位估计研究[J];传感器与微系统;2009年06期
3 陈韶华;陈川;郑伟;;单矢量水听器线谱多目标分辨研究[J];电子与信息学报;2010年05期
4 孙贵青,杨德森,张揽月;基于矢量水听器的水下目标低频辐射噪声测量方法研究[J];声学学报(中文版);2002年05期
5 孟春霞;李秀坤;杨士莪;胡园;;基于遗传算法的单矢量水听器多目标方位估计[J];声学技术;2007年02期
6 陈丽洁;贾琳;张鹏;徐兴烨;李时光;;混合集成型压阻式矢量水听器设计[J];中国电子科学研究院学报;2009年02期
7 关凌纲;张国军;薛晨阳;蓝伟军;;三维同振柱型矢量水听器的制作[J];舰船科学技术;2009年09期
8 洪连进;杨德森;时胜国;邢世文;;中频三轴向矢量水听器的研究[J];振动与冲击;2011年03期
9 莫喜平;;第三讲 让声纳系统耳目一新:新型水声换能器与换能器新技术[J];物理;2006年05期
10 陈丽洁;杨士莪;;压阻式新型矢量水听器设计[J];应用声学;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈洪娟;张虎;杨松涛;邹亮;杨收;;同振式矢量水听器耐压结构设计[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
2 姚纪元;孙好广;徐余;;一种低频、高灵敏度二维矢量水听器研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
3 张虎;陈洪娟;靳建嘉;王文芝;;一种低频压差式矢量水听器研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 熊水东;罗洪;胡永明;倪明;孟洲;;三维光纤矢量水听器实验研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
5 孙梅;李风华;;一种矢量水听器俯仰姿态校正方法研究[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
6 王艳;姜亚浩;陆玲兰;;一种组合二维矢量水听器[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
7 程彬彬;杨士莪;;单矢量水听器目标方位估计[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
8 吴小强;;声纳二维波达方向估计方法研究[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年
9 张揽月;杨德森;;矢量水听器线阵波束图[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
10 周江涛;倪明;孟洲;;光纤矢量水听器指向性锐化技术研究[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 朱伟光;杨士莪:大海会记得,我们来过[N];光明日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吴艳群;拖线阵用光纤矢量水听器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 朱中锐;障板条件下矢量水听器应用研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 师俊杰;基于潜标的甚低频矢量声场建模与试验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 王鹏;基于MEMS矢量水听器阵列的声目标定向定位技术研究[D];中北大学;2013年
7 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 陈川;基于水下小平台的被动声探测定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
9 陈丽洁;微型矢量水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 马敬广;时间反转镜被动定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨松涛;深水矢量水听器的研制[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 何勤;有限障板下矢量水听器性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张鹏;集成型二维矢量水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 邹亮;耐压矢量水听器研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 张驰;多矢量水听器的数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 张俊;潜标平台下的矢量水听器悬挂系统声学性能影响研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 张晓龙;矢量水听器目标测向及误差校正[D];大连理工大学;2013年
8 任一石;新型结构三维矢量水听器的研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
9 归宏猛;矢量水听器(阵)及其在低频声源校准中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李海霞;有限障板对矢量水听器测向的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
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