瞬态噪声信号分析方法研究

发布时间：2020-09-24 08:33

　　随着水下减振降噪技术的不断发展和各国安静型潜艇的研究,各种稳态噪声的检测变得越来越难。瞬态噪声逐渐成为了各种安静型舰船和潜艇的最大暴露源。为了更准确的辨别敌方目标同时指导自身对瞬态噪声的消除,本文对瞬态信号的检测和高分辨分析做了研究。文中主要包含水下瞬态噪声建模、高分辨检测、高分辨谱分析和瞬态噪声参数提取四个部分的研究内容。首先,根据瞬态信号的特点将信号分成冲击信号、脉动信号和状态改变信号三类,根据每种信号的时域和频域的特点对三种信号分别进行瞬态信号模型的建立。其次,本文利用自回归(auto-regressive,简称AR)模型的外推特性,提出了基于AR模型的瞬态信号检测方法,该方法通过对时域信号突变的检测,可以有效区分短时间内发生的多个瞬态信号,并且对能量较低的瞬态信号有很好的检测效果。再次,利用AR模型的高分辨特性,通过对数据进行加窗分段分析各时刻数据,并根据瞬态信号的特点结合α-β滤波对频谱进行平滑处理,得到瞬态信号的高分辨谱估计。最后,通过对瞬态信号的时域、频域和时频域特点的分析,给出了描述瞬态噪声的波形特点和频率特点的参数。通过对水池试验和松花湖试验数据进行分析和讨论,验证了AR分析算法和AR高分辨检测算法的准确性和优越性。编写了瞬态噪声信号处理软件,实现瞬态信号快速、便捷分析。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U674.7
【部分图文】：

包络图,包络,瞬态信号,高斯白噪声

在时域上持续时间非常短，只有几十毫秒到几常高的特点，通过传统减振降噪的方法是无法部分能量聚集在某个频段内。瞬态信号的建模心针对不同类型的瞬态噪声提出了不同的瞬态衰减正弦信号、步进调频信号等这些模型分别介绍白噪声调制信号及指数衰减正弦信号。信号频谱比较丰富的瞬态噪声，常采用白噪声调制的频率范围内，各等宽的频带所含噪声能量相个频域内均匀分布[31]。由于白噪声的频谱丰富型来模拟水下爆炸声、碰撞声等。制信号作为瞬态噪声的模型时，最常见的采用 2.1 为指数包络的高斯白噪声调制信号[3]，其表0 05( ) 10( )( ) 10(1 e )e * ( )t t t tS t εt = 为 0，方差为 1的高斯白噪声，波形如图 2.1 所

波形,瞬态信号,包络,高斯白噪声

图 2.2 对数包络的高斯白噪声调制信号的瞬态信号，白噪声调制信号的模型可以改变其弦信号弦信号是瞬态信号常用的模型之一[32]，可以通过的衰减程度，如图 2.3 为指数衰减正弦曲线的信号0 0 00( ) j ( ), 0( ) ( ) e ( )t t t tS t S t t u t tα ωα ω + = = 滞系数，ω0为中心频率，其波形如图 2.3 所示。

波形,指数衰减,正弦信号,瞬态信号

图 2.2 对数包络的高斯白噪声调制信号瞬态信号，白噪声调制信号的模型可以改变弦信号信号是瞬态信号常用的模型之一[32]，可以通衰减程度，如图 2.3 为指数衰减正弦曲线的信0 0 00( ) j ( ), 0( ) ( ) e ( )t t t tS t S t t u t tα ωα ω + = = 系数，ω0为中心频率，其波形如图 2.3 所示。

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