国家自然科学基金(11274252)
- 作品数：8 被引量：45H指数：5
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- 相关机构：西北工业大学中国科学院中国电子科技集团公司第十四研究所更多>>
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- 不确定海洋环境中的模态子空间重构稳健定位方法被引量：6
- 2014年
- 实际的海洋是一个不确定的声传播环境,常规的匹配场方法在进行目标定位时会遇到环境失配的问题,导致定位性能下降.在不确定的海洋环境中,声场传播中的一部分简正波模态受到声场不确定性的影响较小.基于此,本文提出了一种模态子空间重构的稳健定位方法.该方法使用稳定的模态来重构拷贝场向量,相比于常规匹配场定位方法中使用全阶模态来构造拷贝场向量,其定位结果更加稳健.利用计算机仿真数据和海试数据进行了定位性能分析,并给出了常规匹配场定位方法和稳健最大似然定位方法作为对比.研究结果表明:1)不确定海洋环境中,常规匹配场定位方法即使在较高的信噪比条件下其定位性能也较差.2)模态子空间重构定位方法的性能优于常规匹配场定位方法和稳健最大似然方法.
- 刘宗伟孙超向龙凤易锋
- 一种加权稀疏约束稳健Capon波束形成方法被引量：16
- 2016年
- 为了克服标准Capon波束形成器旁瓣级高以及存在角度失配时性能急剧下降等缺点,在稀疏约束Capon波束形成器的基础上,提出了一种加权稀疏约束Capon波束形成器.该方法利用波束响应的稀疏分布特性,在标准Capon波束形成优化模型中加入旁瓣区域波束响应稀疏约束(?1范数约束),使旁瓣区域波束响应向量中非零元素的个数最小化;通过阵列采样数据协方差矩阵特征分解得到信号子空间及噪声子空间,利用信号子空间与噪声子空间的正交特性,构造加权矩阵对稀疏约束进行加权,使得稀疏重构时波束响应向量中不同角度对应的元素得到不同程度的约束.该方法有效地抑制了Capon波束形成器的高旁瓣级,加深了干扰方位零陷,提高了阵列输出信干噪比.由于稀疏约束,波束响应向主瓣集中,期望信号方向附近的波束响应都较大,从而也提高了阵列抗导向矢量角度失配的能力.数值仿真和水池实验验证了所提方法的有效性.
- 刘振孙超刘雄厚郭祺丽
- 关键词：稳健CAPON波束形成旁瓣抑制
- 不确定海洋环境中基于主成分量的稳健检测器被引量：5
- 2014年
- 传统的信号检测算法在不确定的海洋环境中性能出现下降。基于贝叶斯原理的最优检测算法可以实现对不确定海洋环境中信号的有效检测，但是其突出问题是计算量较大。本文提出了一种基于主成分量分析的稳健信号检测器，该检测器利用贝叶斯原理将环境先验信息引入到检测算法中，同时使用主成分量分析方法来降低运算量，实现了对信号的快速有效检测。分别使用标准失配海洋模型和海上实测数据进行了计算机仿真和实验验证，结果表明：（1）基于主成分量的稳健信号检测器检测性能达到最优贝叶斯检测器的效果。（2）本文方法在线运算速度是贝叶斯最优检测器的5^一8倍。（3）环境先验信息失配的情况下，扩大海洋环境参数模型的不确定度范围有助于提高检测性能。
- 刘宗伟孙超易锋郭国强向龙凤
- 关键词：信号检测器海洋环境先验信息计算机仿真
- 不确定海洋声场中的检测性能损失环境敏感度度量被引量：8
- 2013年
- 现有的检测算法在实际的不确定海洋环境中会出现失配情况,进而导致检测性能下降,但是定量分析这种检测性能损失的工作却很少见,因此本文定义了检测性能损失敏感度函数,并给出了基于蒙特卡罗方法的计算方法.检测性能损失敏感度是一个表征海洋环境不确定度的物理量,它反映了海洋参数变动和检测性能损失之间的关系.利用地中海某处海洋环境进行仿真,针对各个海洋环境参数,计算了全海域的检测性能敏感度.结果表明:1)检测性能损失呈现了很强的空间性,在20km处,水面声速有4m/s的变化下,检测损失最小为1%,而最大达到60%.声信道中的检测性能较为稳定,其在远距离上更是如此;2)各个海洋环境参数对检测性能损失有不同的影响,水体声速剖面和第一层海底介质的声速和厚度是对检测性能影响最大的量;3)环境参数敏感度呈现很强的频率特性,海底底质参数包括底质厚度、密度和吸收系数等随着频率的升高对检测性能的损失影响变小.
- 刘宗伟孙超杜金燕
- 模态信息非完备采样对水下声源检测的影响及改进方法被引量：7
- 2014年
- 给出了海洋波导中位置未知简谐声源的广义似然比检测器及其理论检测性能.通过对检测器中模态相关矩阵进行特征值分解,将该检测器分解为与各阶特征值相对应的谱成分.推导了各阶谱成分的统计特性并以此获得了谱成分对输入信号的空间处理增益,该增益与谱成分对应的特征值成正比.当模态信息采样不完备时,模态相关矩阵存在部分接近于0的小特征值,相应的谱成分对输入信号的空间处理增益与其余谱成分相比非常小.通过舍去这部分谱成分,提出了有效谱检测器.该检测器在保持其输出中目标信号成分与广义似然比检测器相同的基础上,有效减少了其中的噪声成分,因此,具有比广义似然比检测器更好的检测性能.在典型的浅海环境下进行仿真实验,仿真结果验证了理论分析、推导以及有效谱检测器的有效性,并且表明非完备采样程度越严重,有效谱检测器相对于广义似然比检测器的检测性能提高越显著.此外,有效谱检测器具有比广义似然比检测器更好的数值计算稳健性.
- 李明杨孙超邵炫
- 陆架斜坡海域信号水平纵向相关特性实验研究被引量：4
- 2016年
- 对于复杂的海洋传播环境,如波导环境扰动、各阶模态之间的干涉、环境噪声等,声信号在传播过程中波形会随空间和时间起伏变化.接收信号之间的空间相关性是直接影响阵列处理增益的重要因素之一,因此研究信号的空间相关特性对提高信号处理的性能有重要意义.本文中,利用一次海上试验测量数据对陆架斜坡海域不同位置处接收信号的水平纵向相关特性以及水平纵向相关性随船运动的起伏变化情况进行了研究.海上试验在中国南海海域开展.试验中,接收阵为一个192元水平拖曳阵,以2 m/s的速度移动,声源为一个宽带声源,深度为95 m左右,用钢缆与发射船船尾相连.实验过程中发射船停机漂泊.声源发射信号为260–360 Hz的线性调频信号.为了降低环境噪声对水平纵向相关性测量结果的影响,数据处理过程中先对接收信号进行带通滤波和匹配滤波处理.然后,将接收阵划分若干个部分重叠的短的子阵列并对各子阵接收信号进行宽带波束形成处理.最后,利用各子阵宽带波束形成输出信号计算水平纵向相关系数.结果发现,该海域接收信号水平纵向相关长度的测量结果大体分布在13–60 m的范围内,普遍小于浅海波导环境,信号水平纵向相关特性易受斜坡海域声场干涉结构和海洋波导环境起伏的影响,随空间和时间变化明显.
- 邵炫孙超
- 关键词：宽带信号
- 相干干扰下窄带信号检测统计处理与阵列处理的一致性研究
- 2014年
- 针对使用均匀线列阵时相干干扰背景下窄带信号的检测问题,理论证明了分别从统计信号处理和阵列信号处理角度提出的准最佳检测器之间的一致性,并将从统计信号处理角度推导得到的检验统计量所服从的统计分布中含有的非中心参量与阵列处理中阵增益联系起来,建立了2种信号处理方式中参量之间的相互关系。通过计算机仿真研究了2种检测器的检测性能,仿真结果验证了2种检测器一致性的结论。针对不同的阵元个数以及目标方位(干扰方位固定),研究了该检测器的检测性能,得到了如下结论:(1)对于给定的干扰方位,当目标信号由其临界区间内入射(由上下临界值构成)时,随着目标信号逐步靠近干扰信号,检测概率将逐渐下降;若由该区域外入射时,检测概率将保持相对稳定。同时,本文给出了针对均匀线列阵目标方位临界值的计算公式;(2)当均匀线列阵阵元个数较多时,目标与干扰可以比阵元个数较少时更为接近而不至于损失检测性能。
- 李明杨孙超刘宗伟易锋李芮
- 关键词：相干干扰窄带信号广义似然比检验波束形成器
- 低信噪比下的浅海水声稀疏信道估计被引量：6
- 2013年
- 研究了浅海水声稀疏信道的估计方法,并在此基础上提出了一种应用于低信噪比且相邻路径最小时延差小于经典匹配跟踪算法可以分辨情况下的信道估计算法。所提出的信道估计算法基于最小二乘准则,利用浅海水声信道的稀疏特性,同时结合匹配跟踪算法,将信道脉冲响应函数的l1范数作为代价函数,并将其转化为凸优化问题进行求解。仿真实验验证了提出方法的有效性。
- 白晓慧孙超易锋向龙凤
- 关键词：稀疏信道凸优化信噪比信道估计代价函数
