基于尺度-小波能量谱的舰船轴频电场检测算法
发布时间：2021-12-31 02:10
为了检测复杂海况下的舰船轴频电场信号,文章通过连续小波变换分析了海洋环境电场和舰船轴频电场的实测信号,计算其尺度-小波能量谱并找出两者差异。根据两者在不同尺度内能量分布的差异,在一定特征尺度内提取能量和为特征值,并根据环境变化,设置具有自适应功能的动态阈值,通过滑动检测的方法实时检测信号。算法由高信噪比和低信噪比的实测数据验证。结果表明该算法在高信噪比时检测率达100%,没有出现虚警和漏警,在低信噪比时也能较好地检测到目标信号。该算法具有较强的稳健性和较好的检测效果,为舰船轴频电场信号的检测提供了一种新方法。
【文章来源】：舰船电子工程. 2020,40(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
海洋环境电场及其尺度-小波能量谱（烟台）4×10-6010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱
a=j，j=1?2?...?64。050100150200250300时间t/s2.42.221.8Ex/（V/m）（a）海洋环境电场信号×10-6×10-11010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱3210E/Pa2图1海洋环境电场及其尺度-小波能量谱（烟台）050100150200250300时间t/s4321Ex/（V/m）（a）海洋环境电场信号×10-6×10-11010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱3210E/Pa2图2海洋环境电场及其尺度-小波能量谱（三亚）海洋环境电场信号及其尺度-小波能量谱如图1、2所示，舰船轴频电场通过特性曲线及其尺度-小波能量谱如图3、4所示。050100150200250300时间t/s50-5Ex/（V/m）（a）舰船轴频电场通过特性曲线×10-5×10-9010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱10.50E/Pa2图3轮渡轴频电场信号及其尺度-小波能量谱从图1和图2可以看出，海洋环境电场信号的能量随着特征尺度的增加而升高；而从图3和图4可见，舰船轴频电场信号的能量在低特征尺度下会出现一个峰值。通过对大量舰船轴频电场数据进行分析，发现大部分舰船轴频电场信号的能量集中在特征尺度1~12的范围内。图3为非常理想的实测信号，信噪比很高，环境电场信号对其尺度-小波能量谱影响很小，所以并没有出现随着尺度增加能量也增加的情况，而图4由于环境噪声的存在，存在上述现象。但可以发现，在特征尺度1~12范围内舰船轴频电场的能量通常高于海洋环境电场的能量，这为提取特定尺度?
度-小波能量谱（三亚）海洋环境电场信号及其尺度-小波能量谱如图1、2所示，舰船轴频电场通过特性曲线及其尺度-小波能量谱如图3、4所示。050100150200250300时间t/s50-5Ex/（V/m）（a）舰船轴频电场通过特性曲线×10-5×10-9010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱10.50E/Pa2图3轮渡轴频电场信号及其尺度-小波能量谱从图1和图2可以看出，海洋环境电场信号的能量随着特征尺度的增加而升高；而从图3和图4可见，舰船轴频电场信号的能量在低特征尺度下会出现一个峰值。通过对大量舰船轴频电场数据进行分析，发现大部分舰船轴频电场信号的能量集中在特征尺度1~12的范围内。图3为非常理想的实测信号，信噪比很高，环境电场信号对其尺度-小波能量谱影响很小，所以并没有出现随着尺度增加能量也增加的情况，而图4由于环境噪声的存在，存在上述现象。但可以发现，在特征尺度1~12范围内舰船轴频电场的能量通常高于海洋环境电场的能量，这为提取特定尺度下的小波能量为检测特征值提供了理论依据。050100150200250300时间t/s10-1Ex/（V/m）（a）舰船轴频电场通过特性曲线×10-5×10-11010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱3210E/Pa2图4货船轴频电场信号及其尺度-小波能量谱4实时检测算法根据不同特征尺度下舰船轴频电场和海洋环境电场能量分布的不同，提出了一种基于尺度-小波能量谱的舰船轴频电场检测算法。提取某一特征尺度下的能量和为特征，用滑动检测的方法对信号进行实时检测，计算特征值的频率为
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种船舶轴频电场传播特性分析方法[J]. 冯士民,张伽伟,王娇. 通信技术. 2018(12)
[2]舰船轴频电场数据的采集与处理研究[J]. 李松,石敏,杜鑫. 舰船科学技术. 2015(12)
[3]浅海中利用舰船轴频电场定位技术研究[J]. 张学峰,李涛. 河北省科学院学报. 2015(02)
[4]基于神经网络的船舶轴频电场特征控制实验[J]. 谭浩,龚沈光,贾利. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(04)
[5]海船轴频电场建模方法研究[J]. 卢新城,王婷,陈新刚,龚沈光. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2012(01)
[6]基于小波包熵的船舶轴频电场信号检测[J]. 胡鹏,龚沈光,胡英娣. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(11)
[7]一种基于负熵的舰船轴频电场信号检测方法[J]. 包中华,龚沈光,李俊,胡鹏. 仪器仪表学报. 2010(10)
[8]实测海洋环境电场数据正态性检验[J]. 包中华,龚沈光,马珂,蔡旭东. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2010(04)
[9]基于自适应累量算法的舰船轴频电场信号检测方法[J]. 包中华,龚沈光,李松. 海军工程大学学报. 2009(04)
[10]基于尺度—小波能量谱的船舶水压场信号检测[J]. 姜润翔,史建伟,龚沈光. 电子学报. 2009(01)
本文编号：3559426
【文章来源】：舰船电子工程. 2020,40(05)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
海洋环境电场及其尺度-小波能量谱（烟台）4×10-6010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱
a=j，j=1?2?...?64。050100150200250300时间t/s2.42.221.8Ex/（V/m）（a）海洋环境电场信号×10-6×10-11010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱3210E/Pa2图1海洋环境电场及其尺度-小波能量谱（烟台）050100150200250300时间t/s4321Ex/（V/m）（a）海洋环境电场信号×10-6×10-11010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱3210E/Pa2图2海洋环境电场及其尺度-小波能量谱（三亚）海洋环境电场信号及其尺度-小波能量谱如图1、2所示，舰船轴频电场通过特性曲线及其尺度-小波能量谱如图3、4所示。050100150200250300时间t/s50-5Ex/（V/m）（a）舰船轴频电场通过特性曲线×10-5×10-9010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱10.50E/Pa2图3轮渡轴频电场信号及其尺度-小波能量谱从图1和图2可以看出，海洋环境电场信号的能量随着特征尺度的增加而升高；而从图3和图4可见，舰船轴频电场信号的能量在低特征尺度下会出现一个峰值。通过对大量舰船轴频电场数据进行分析，发现大部分舰船轴频电场信号的能量集中在特征尺度1~12的范围内。图3为非常理想的实测信号，信噪比很高，环境电场信号对其尺度-小波能量谱影响很小，所以并没有出现随着尺度增加能量也增加的情况，而图4由于环境噪声的存在，存在上述现象。但可以发现，在特征尺度1~12范围内舰船轴频电场的能量通常高于海洋环境电场的能量，这为提取特定尺度?
度-小波能量谱（三亚）海洋环境电场信号及其尺度-小波能量谱如图1、2所示，舰船轴频电场通过特性曲线及其尺度-小波能量谱如图3、4所示。050100150200250300时间t/s50-5Ex/（V/m）（a）舰船轴频电场通过特性曲线×10-5×10-9010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱10.50E/Pa2图3轮渡轴频电场信号及其尺度-小波能量谱从图1和图2可以看出，海洋环境电场信号的能量随着特征尺度的增加而升高；而从图3和图4可见，舰船轴频电场信号的能量在低特征尺度下会出现一个峰值。通过对大量舰船轴频电场数据进行分析，发现大部分舰船轴频电场信号的能量集中在特征尺度1~12的范围内。图3为非常理想的实测信号，信噪比很高，环境电场信号对其尺度-小波能量谱影响很小，所以并没有出现随着尺度增加能量也增加的情况，而图4由于环境噪声的存在，存在上述现象。但可以发现，在特征尺度1~12范围内舰船轴频电场的能量通常高于海洋环境电场的能量，这为提取特定尺度下的小波能量为检测特征值提供了理论依据。050100150200250300时间t/s10-1Ex/（V/m）（a）舰船轴频电场通过特性曲线×10-5×10-11010203040506070scale/a（b）尺度-小波能量谱3210E/Pa2图4货船轴频电场信号及其尺度-小波能量谱4实时检测算法根据不同特征尺度下舰船轴频电场和海洋环境电场能量分布的不同，提出了一种基于尺度-小波能量谱的舰船轴频电场检测算法。提取某一特征尺度下的能量和为特征，用滑动检测的方法对信号进行实时检测，计算特征值的频率为
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种船舶轴频电场传播特性分析方法[J]. 冯士民,张伽伟,王娇. 通信技术. 2018(12)
[2]舰船轴频电场数据的采集与处理研究[J]. 李松,石敏,杜鑫. 舰船科学技术. 2015(12)
[3]浅海中利用舰船轴频电场定位技术研究[J]. 张学峰,李涛. 河北省科学院学报. 2015(02)
[4]基于神经网络的船舶轴频电场特征控制实验[J]. 谭浩,龚沈光,贾利. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(04)
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[6]基于小波包熵的船舶轴频电场信号检测[J]. 胡鹏,龚沈光,胡英娣. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(11)
[7]一种基于负熵的舰船轴频电场信号检测方法[J]. 包中华,龚沈光,李俊,胡鹏. 仪器仪表学报. 2010(10)
[8]实测海洋环境电场数据正态性检验[J]. 包中华,龚沈光,马珂,蔡旭东. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2010(04)
[9]基于自适应累量算法的舰船轴频电场信号检测方法[J]. 包中华,龚沈光,李松. 海军工程大学学报. 2009(04)
[10]基于尺度—小波能量谱的船舶水压场信号检测[J]. 姜润翔,史建伟,龚沈光. 电子学报. 2009(01)
本文编号：3559426
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