单矢量水听器多目标自主探测方法研究及GPU软件实现

发布时间：2021-01-06 20:09

　　海洋安全问题已经变成海洋战略的一个重要构成部分,对于水下目标探测的相关技术正不断地取得进步。矢量水听器因其指向性具有和频率无关的特性,在水下目标探测领域得到了广泛关注;GPU在单精度浮点运算能力、外部存储器带宽以及并行计算能力方面拥有绝对的优势,必将会引领未来高性能计算机的发展趋势。首先论文对相干源辐射声场和各向同性干扰场中声压和振速之间相关性进行了推导分析,奠定了平均声强器适用在各向同性干扰声场中进行方位估计的基础。为研究影响线谱方位估计因素,分别对时域平均声强器和频域平均声强器进行了仿真分析,并验证线谱方位估计能够很好的实现多目标分辨的目的。根据舰船等目标辐射噪声中包含线谱等特征信息,设计了多级检测的线谱多目标自主检测和跟踪方法。设计了多级检测的连续谱多目标自主检测和跟踪方法,并仿真分析了连续谱方位估计的抗干扰性能和多目标分辨力。其次,根据目标探测算法的特点,针对算法中包含密集型数据计算模块进行算法并行化分析研究。深入研究了FFT变换基本原理,对其可高度并行化的特征进行详细分析,并结合CUDA多线程运行模式的特性,研究设计并实现FFT变换并行算法,并对算法进行优化;分析研究了FIR... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

目标方位估计处理流程图

根据所采用的的矢量水听器，接收到的声压与振速之间相位相同，互谱能量集中在共轭互谱的实数部分，所以采用互谱实部进行积分运算。具体处理流程框如图 2.2 所示：(a)时域平均声强器 (b)频域平均声强器图 2.2 目标方位估计处理流程图目标方位估计过程中，有很多因素影响估计精度，下面根据上述方法对平均声强方法分别进行时域和频域仿真，研究采集信号的输入信噪比对目标方位预计的影响。设发射信号是 100Hz～500Hz 宽带连续谱信号，采样率是 12.5kHz，目标方位角是 30 度环境干扰假设是高斯白噪声，输入信噪比变化范围是-10dB～30dB，仿真输出结果如下

根据所采用的的矢量水听器，接收到的声压与振速之间相位相同，互谱能量集中在共轭互谱的实数部分，所以采用互谱实部进行积分运算。具体处理流程框如图 2.2 所示：(a)时域平均声强器 (b)频域平均声强器图 2.2 目标方位估计处理流程图目标方位估计过程中，有很多因素影响估计精度，下面根据上述方法对平均声强方法分别进行时域和频域仿真，研究采集信号的输入信噪比对目标方位预计的影响。设发射信号是 100Hz～500Hz 宽带连续谱信号，采样率是 12.5kHz，目标方位角是 30 度环境干扰假设是高斯白噪声，输入信噪比变化范围是-10dB～30dB，仿真输出结果如下

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CUDA的高速FFT计算[J]. 赵丽丽,张盛兵,张萌,姚涛.  计算机应用研究. 2011(04)
[2]GPU实现的高速FIR数字滤波算法[J]. 陈孝良,邓仰东,程晓斌,李晓东,田静.  计算机辅助设计与图形学学报. 2010(09)
[3]基于分布式算法的高阶FIR滤波器及其FPGA实现[J]. 李书华,曾以成.  计算机工程与应用. 2010(12)
[4]基于DSP并行系统的FFT算法实现[J]. 朱林,王志凌,黄天戍.  武汉理工大学学报. 2009(20)
[5]二维FFT在GPU上的并行实现[J]. 陈瑞,童莹.  南京工程学院学报(自然科学版). 2009(02)
[6]一种在FPGA上实现FIR数字滤波器的资源优化算法[J]. 李莹,路卫军,于敦山,张兴.  北京大学学报(自然科学版). 2009(02)
[7]基于FPGA的FFT处理器的设计与仿真[J]. 董惠,卫铭斐,江丽,曾俊.  微电子学与计算机. 2008(11)
[8]用单个矢量水听器基于DEMON线谱的双目标分辨[J]. 姚直象,惠俊英,王德俊,蔡平.  应用声学. 2005(03)
[9]单矢量传感器多目标分辨的一种方法[J]. 杨士莪.  哈尔滨工程大学学报. 2003(06)
[10]舰船噪声识别（Ⅰ）──总体框架、线谱分析和提取[J]. 吴国清,李靖,陈耀明,袁毅,陈岳.  声学学报. 1998(05)

博士论文
[1]矢量阵信号处理技术研究[D]. 陈新华.哈尔滨工程大学 2004

硕士论文
[1]基于CUDA的FFT并行计算研究[D]. 王樱.湖南大学 2012
[2]噪声目标被动测向问题研究[D]. 梅继丹.哈尔滨工程大学 2006



本文编号：2961187