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协同探测目标模拟器信号检测技术研究

杨月  
【摘要】:随着世界各国对海洋资源的渴求与水下军事装备的智能化发展,被动声纳在反潜方面越来越困难,多平台声纳协同探测已然成为热门的水声研究方向。水下装备和武器平台隐身技术不断完善,收发合置的主动声纳容易暴露自身位置,因而配置灵活隐蔽性强的多基地声纳系统成为优选。目标模拟器是多基地声纳研发和测试中重要的一环,模拟真实目标的反射回波,可以有效的提升研发效率,降低科研费用。论文以多基地声纳系统协同探测为背景,设计了目标模拟器系统参数;针对模拟器的实际使用环境中,提出了若干信号检测方法,并通过试验论证。首先,从多基地声纳工作模式出发,对目标模拟器系统进行设计,主要包括目标模拟器的总体参数和波形设计两方面。根据声纳方程计算检测阈、传播损失和输入端总噪声级,将计算得到的参数在设备中实现。根据实际需求,设计了一种主动声纳发射的组合信号波形,该信号在保证检测性能的同时,可以根据需求调整,适用于不同条件下的多基地声纳试验。其次,针对多途现象干扰对模拟器的信号检测性能的影响,分析了多途信道的特点,使用Bellhop模型仿真多途信号。讨论了多途背景下的两种信号检测方法,匹配滤波法和瞬变时刻信号检测算法。通过海上试验数据,验证了这两种方法的检测性能。最后,分析舰船辐射噪声对模拟器检测的影响,使用最小均方误差谱估计法作为信号增强算法,抑制待检测信号中的海洋环境噪声和舰船辐射噪声,增加信号检测时的输入信噪比,提升检测性能。讨论了一种最小均方误差谱估计法和瞬变时刻检测结合的算法,通过海上试验数据处理分析,验证了该算法的可行性。


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