水下局部填充目标的散射特征研究

发布时间：2022-09-29 12:08

　　水下小目标主动声呐探测中存在缺乏目标先验信息、目标回波在不同入射角度下分布不均匀、散射成分严重混叠等问题,使得难以提取目标的稳定散射特征。针对复杂海洋环境下目标回波信号特征的不稳定性问题,本文围绕水下局部填充目标的声散射回波信号特征提取展开研究,依据声散射成分的机理与信号特性,分析目标回波中声散射成分结构,构建水下目标声散射信号特征数据库,为建立水下目标声散射模型提供基础,实现水下安静型小目标主动声呐探测与识别。基于目标声散射理论研究,当主动声呐发射长脉冲信号,目标回波中含有的几何声散射成分和弹性散射成分在时域和频域均存在高度混叠。本文提出采用解调预处理将目标声散射回波宽带信号映射为单频信号成分,窄带滤波器逐一滤出各个成分,实现混叠散射成分分离。仿真目标回波以及水池实验数据处理结果同时验证该方法对目标声散射成分分离的有效性。但是在缺乏目标先验信息时,无法识别散射成分的数目以及种类,针对这一问题,结合声散射理论基础,依据几何声散射成分和弹性声散射成分频谱结构差异,本文提取了中心频率、-3dB带宽、分数带宽、频谱质心与频谱通量等五种频谱特征,采用欧氏距离进行特征评价,对各散射成分进行分类识... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究及发展现状
        1.2.1 目标声散射物理特性
        1.2.2 目标声散射信号特性
        1.2.3 目标声散射特征研究
        1.2.4 声散射模型研究现状
    1.3 研究内容
第2章 水下目标声散射理论研究
    2.1 水下目标的几何声散射理论
        2.1.1 物理声学方法
        2.1.2 目标回波亮点模型
    2.2 水下目标的弹性声散射特性
        2.2.1 弹性球壳的声散射
        2.2.2 弹性柱壳的声散射
    2.3 本章小结
第3章 目标声散射信号特性分析
    3.1 目标声散射成分信号特性
        3.1.1 目标回波信号解调频
        3.1.2 仿真分析
        3.1.3 声散射信号时延估计
    3.2 目标声散射的时频特性
        3.2.1 目标声散射成分混叠
        3.2.2 目标声散射时频分布
        3.2.3 目标声散射成分分离
    3.3 本章小结
第4章 水下目标声散射特征建立
    4.1 目标声散射频谱结构
    4.2 信号特征空间聚类与可分离性分析
    4.3 声散射信号特征提取
        4.3.1 水下声散射谱特征提取
        4.3.2 水下目标回波特征空间分布
    4.4 本章小结
第5章 实验数据处理分析
    5.1 自由场目标散射测试
    5.2 目标单一角度声散射回波数据处理分析
        5.2.1 目标声散射成分分离
        5.2.2 目标声散射成分特征提取
    5.3 水下目标声散射角度回波
        5.3.1 目标多角度声散射回波成分特征
        5.3.2 目标全角度声散射回波特征
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]水下声散射回波在小波变换域中的特性分析（英文）[J]. 杨梅,李秀坤,杨阳,孟祥夏.  Journal of Marine Science and Application. 2017(01)
[2]局部固体填充的水中复杂目标声散射计算与实验[J]. 张培珍,李秀坤,范军,王斌.  物理学报. 2016(18)
[3]水下目标几何声散射回波在分数阶傅里叶变换域中的特性[J]. 李秀坤,孟祥夏,夏峙.  物理学报. 2015(06)
[4]水中目标回波亮点统计特征研究[J]. 陈云飞,李桂娟,王振山,张明伟,贾兵.  物理学报. 2013(08)
[5]应用分数傅立叶变换方法的水下目标特征提取[J]. 李秀坤,秦宇.  声学技术. 2010(01)
[6]充水有限长圆柱薄壳声散射:Ⅱ.实验[J]. 郑国垠,范军,汤渭霖.  声学学报(中文版). 2010(01)
[7]充水有限长圆柱薄壳声散射:Ⅰ.理论[J]. 郑国垠,范军,汤渭霖.  声学学报(中文版). 2009(06)
[8]基于互相关和MUSIC算法的时延估计[J]. 蒋伊琳,司锡才.  弹箭与制导学报. 2009(05)
[9]HHT在水雷目标特征提取中的应用[J]. 谢磊,李秀坤.  声学技术. 2009(04)
[10]听觉感知特征在目标识别中的应用[J]. 王娜,陈克安.  系统仿真学报. 2009(10)

博士论文
[1]水下目标主动声呐回波信号特征研究[D]. 夏峙.哈尔滨工程大学 2015



本文编号：3682563