基于纳机电矢量水听器的水下目标估计

纳机电矢量水听器是一种新型的声音传感器,根据鱼类侧线听觉仿生学原理设计.文中对这种传感器的定向功能进行了研究,综合国内外各种文献中的几种单矢量水听器定向算法,选取了波束形成法应用于纳机电矢量水听器.并对水听器的测向功能进行了室外水库测试,实验结果表明:在室外水库较复杂的环境中,纳机电矢量水听器能够实现声目标定位,为下一步的海洋真实环境测试打下基础.     

矢量水听器阵列宽带相干信号方位估计研究

针对多径条件下相干声源方位估计问题,研究了矢量水听器阵列信号方位估计的MUSIC与ESPRIT方法,并通过空间重采样推广到宽带信号方位估计中.实船噪声的计算机仿真表明:6元矢量水听器阵列可以分辨空间间隔不大于15o的2个目标,并可利用相干信号子空间方法解相干源,在声引信多目标分辨中有应用前景.     

基于DSP的纳机电矢量水听器定向系统设计

利用单个矢量水听器实现水下声目标方位估计,较传统标量水听器估计方法简单且容易实现.纳机电矢量水听器具有灵敏度高、低频特性好、尺度小等优良特性.基于这种新型矢量水听器,采用DSPTMS320F2812处理器实现对水下声目标方位的实时估计和显示.给出了定向系统总体和各个模块设计原理,完成了相应的硬件电路与软件实现.试验结果表明:系统能稳定地对传感器的输出信号进行采集和角度计算,并能实时显示水下声目标的方位角度.角度误差小于2°.     

一种矢量水听器浮标补偿角挑选方法

矢量水听器浮标在海上试验时一般需用到真方位、声学方位、罗经值 3 个参数,但罗经安装过程中很难正对大地坐标系正北方向,海上试验前一般都需要校准。针对这个问题,采用了直方图的方法挑选矢量水听器浮标补偿角,挑选出的补偿角用于海上试验时声学测向角度补偿,保证声学方位测量的准确性。     

MUSIC算法在矢量水听器阵中的应用研究

文中推导了阵元为矢量水听器时的MU S IC算法。对直线阵情况进行了计算机仿真,结果表明,矢量阵MU-S IC算法与声压阵相比具有更高的方位分辨力。     

基于单矢量水听器四种方位估计方法

单矢量水听器能同时拾取声场的声压和振速信息,可以估计目标方位。根据不同的噪声背景和信号形式,单矢量水听器有多种方位估计方法。平均声强器的处理方法能很好地抗各向同性的非相干干扰;线谱方位估计能有效检测辐射线谱信号的目标,并进行目标方位估计。当宽带信号中存在线谱相干干扰,以及线谱信号被宽带相干噪声干扰时,上述两种方法不能检测目标。为解决这个问题,新提出了直方图和加权直方图两种方法,直方图方位估计法能抗强线谱相干干扰,并能区分含线谱的多目标;加权直方图方位估计法能从宽带相干干扰中检测目标,估计目标方位。并着重介绍了后两种方法的原理,对四种方法进行了计算机仿真,并用海试结果验证了上述结论。     

矢量水听器自适应线谱增强应用研究

矢量水听器可以同步、共点测量声场的声压与振速信息.为了有效利用声压和振速的相关性,设计了双输入端自适应线谱增强器,并利用自适应线谱增强对实测的噪声数据进行了处理.结果表明,线谱增强器在双输入端分别输入声压与振速信号时比在单输入端输入声压时,对背景噪声有更好的抑制作用,输出的线谱亦更加明显.     

基于水听器阵的广义相关波束形成算法研究

传统上都是使用基于常规波束形成(CBF)输出功率的不同进行声源的被动检测和定位。广义相关波束形成,是一种旨在将平均Toep litz相关函数用于估计波束形成的输出功率。从线性矢量水听器阵出发,分析了常规波束形成,对广义相关波束形成(GCBF)进行了深入研究,通过对广义相关波束形成器进行“W ilson”和“Bartlett”加权,可以分别得到FIM(WFIM)和CBF,对这三种波束形成器进行了理论分析和计算机仿真,结果表明三个波束形成器的分辨能力从高到低依次是:FIM、WFIM、CBF。     

基于二阶锥规划的空域维纳滤波

提出了基于二阶锥规划的空域维纳滤波。基于噪声与阵列流型不相关的特性,将阵列的方向向量作为期望通过二阶锥规划方法对阵列快拍进行维纳滤波。利用维纳滤波抑制噪声的能力,提高阵列的信号检测和方位估计性能。通过仿真研究,验证了单目标时,其低信噪比下的信号检测性能优于Bartlett波束形成,其方位估计的信噪比门限要低于Bartlett波束形成和MUSIC算法,因而是一种优良的波束形成器。该波束形成器用于多波束测深仪和侧扫声纳等海洋测绘设备的阵列,可以有效的提高设备的作用距离和测量精度。     

基于二阶锥规划的空域维纳滤波

提出了基于二阶锥规划的空域维纳滤波。基于噪声与阵列流型不相关的特性,将阵列的方向向量作为期望通过二阶锥规划方法对阵列快拍进行维纳滤波。利用维纳滤波抑制噪声的能力,提高阵列的信号检测和方位估计性能。通过仿真研究,验证了单目标时,其低信噪比下的信号检测性能优于Bartlett波束形成,其方位估计的信噪比门限要低于Bartlett波束形成和MUSIC算法,因而是一种优良的波束形成器。该波束形成器用于多波束测深仪和侧扫声纳等海洋测绘设备的阵列,可以有效的提高设备的作用距离和测量精度。     

数据融合在矢量水听器目标定向估计中的应用

结合多传感器数据融合技术和矢量水听器的目标定向原理,提出了一种水下目标定向估计的改进算法.该算法仍然具有声压阵速联合信息处理所具有的抗各向同性非相干干扰的能力.针对传统平均声强器采用算术平均方法估计被测目标声强的缺点,充分利用被测样本数据,采用基于方差的加权优化数据融合方法估计声强.仿真实验说明,定向融合算法在目标方向0～3600范围和噪声0～15 dB的情况下,比传统的平均声强器具有更高的定向精度.对水下目标检测工程有重要的应用意义.     

可扩展孔径阵方位估计误差仿真分析与实验研究

针对可扩展孔径阵方位估计误差在工程使用中受装载平台影响大的问题,开展建模仿真与实验研究.基于一种装载于移动无人平台的双层圆柱形孔径可扩展的多元线列阵开展建模,根据实际使用的场景和安装平台,设计了具备时延补偿功能的波束形成算法和自适应姿态补偿算法.通过仿真分析和实验验证,证明该方法可有效减小该种可扩展孔径阵的方位估计误差...     

基于阵列感应测井的支持向量机流体识别方法

基于研究区块的高分辨率阵列感应测井(HDIL)资料,首先分析了利用交会图法进行流体识别的效果,指出了该常规解释方法的局限性。在此基础上,将基于遗传算法优化的支持向量机(GA-SVM)引入到测井解释当中,结合阵列感应测井和常规测井资料,建立了流体识别的非线性模型。利用该模型对45个训练样本进行回判,准确率为100%,对21个预测样本进行预测的准确率为90.48%,相对于常规解释方法,该流体识别方法具有更高的准确率。     

利用二进制特征描述符的改进SIFT影像匹配算法

针对SIFT算法在匹配过程中运行效率低的不足,结合BRIEF特征描述子,将SIFT算法的高维特征向量转换为二进制特征描述子,以提高匹配效率。特征匹配过程首先采用Hamming距离完成粗匹配,再采用最小距离筛选法结合PROSAC算法的双重检测对初步匹配的特征点去伪,获得精准的匹配点对。实验结果表明该算法较SIFT算法匹配精度平均提升30.6%,匹配效率平均提高4.06倍,具有较强的实时性以及可行性。