水下小目标主被动声学特性及探测方法研究

【摘要】： 水下蛙人对于港口、码头和军事设施等目标构成了重要威胁。纵观国内外蛙人预警方面,对水下蛙人声学特性的研究显得尤为重要。本文着重研究水下蛙人的声学特性,为识别和探测蛙人提供理论基础,同时研究了探测蛙人的可实行方法,对于蛙人探测声纳的设计有重要价值。 本文从声辐射和声散射两个角度分析了蛙人的声学特性,并利用比较法测量肺部和模拟呼吸器的目标强度。水下蛙人声辐射主要来源于呼吸中吸气产生的声信号,当吸气时产生高频信号,呼气时信号含有低频成分,且以3.3秒为周期重复;声散射主要来源于其肺部组织,通过对这些特性的分析,文中介绍了几种被动识别技术:功率谱估计、短时傅里叶变换和特征值包络谱方法等。本文使用单矢量水听器对呼吸信号进行方位估计,重点研究了直方图方位估计和加权直方图方位估计法,实验结果证实这两种方法可用于水下蛙人定位。 本文使用LabVIEW软件设计了信号发生器和多通道数据采集系统,进行水池和湖上实验,通过实验结论分析了水下蛙人主被动的声学特性。验证了识别算法的有效性,为蛙人探测声纳设计提供理论基础。