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基于MEMS矢量水听器的水下目标方位探测系统设计
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作者 柳燕 张国军 +2 位作者 张文栋 拜政宇 戴文舒 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第11期86-89,共4页
本文设计了一种结构、尺寸均适配于微型浮标的小型化水下目标方位探测系统,针对水下固定频率的声目标方位获取进行研究,主要适用于水下目标主、被动双基地探测。测试系统利用微机电系统(MEMS)矢量水听器作为核心传感器,设计现场可编程... 本文设计了一种结构、尺寸均适配于微型浮标的小型化水下目标方位探测系统,针对水下固定频率的声目标方位获取进行研究,主要适用于水下目标主、被动双基地探测。测试系统利用微机电系统(MEMS)矢量水听器作为核心传感器,设计现场可编程门阵列(FPGA)读写控制电路,一方面,采集的数据存储于SD卡中;另一方面,则将数据暂存在随机存取存储器(RAM)中,以备数据回传需求。通过驻波管实验证明:搭建的小型化目标方位探测系统稳定可靠,根据其所采数据在有效范围内可以获得目标的方位估计,驻波管内角度误差估计小于2°,误差小且定向准确。 展开更多
关键词 MEMS矢量水听器 测试系统 目标方位探测
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差分二次平均修正的频域相位补偿线谱检测方法 被引量:6
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作者 戴文舒 陈亚 +2 位作者 陈新华 孙长瑜 余华兵 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1630-1637,共8页
针对常规平均功率谱方法幅度平方后相位信息丢失造成检测性能损失问题,通过对观测数据分段进行快速傅里叶变换后的统计特性进行分析,提出了高斯噪声背景下检测未知线谱的频域相位补偿方法。采用蒙特卡洛法估计相位补偿因子,先进行差分... 针对常规平均功率谱方法幅度平方后相位信息丢失造成检测性能损失问题,通过对观测数据分段进行快速傅里叶变换后的统计特性进行分析,提出了高斯噪声背景下检测未知线谱的频域相位补偿方法。采用蒙特卡洛法估计相位补偿因子,先进行差分法去除零星野值,然后使用二次平均(TPM)去除连续野值,最后使用估计的相位补偿因子均值构造广义似然比检验统计量实现检测。从理论上对比了广义平均周期图(AVGPR)法、广义功率谱(GPR)法及文中方法的检测性能。仿真结果表明,文中方法充分利用信号的相位信息,参数估计简单,相位补偿因子估计准确,在一定虚警概率下较AVGPR法的检测性能提高了接近5 dB左右。 展开更多
关键词 声学 快速傅里叶变换分析 线谱检测 频域相位补偿 检验统计量 功率谱
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自适应Alpha-beta修正的线谱检测后置处理方法 被引量:5
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作者 戴文舒 陈新华 +1 位作者 孙长瑜 余华兵 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期2419-2424,共6页
矩形包络的单频信号时域频率方差等于频域有效带宽,且频率方差为信噪比的函数,在信噪比下降时,线谱方位权值计算误差变大,频率方差线谱检测器丢失目标。传统Alpha-beta滤波的增益恒定,不能有效修正频率估计。该文提出后置处理方法,将每... 矩形包络的单频信号时域频率方差等于频域有效带宽,且频率方差为信噪比的函数,在信噪比下降时,线谱方位权值计算误差变大,频率方差线谱检测器丢失目标。传统Alpha-beta滤波的增益恒定,不能有效修正频率估计。该文提出后置处理方法,将每个方位下多次求得的功率谱叠加后得到功率谱-频率曲线作为该方位下各频率对应的增益。当频率观测值对应的增益大时,新息在递推过程中占的比重大,当频率观测值对应的增益小时,预测值在递推过程中起的作用大,对滤波后频率估计值计算方差来修正方位谱输出。仿真和实验处理结果证明在低信噪比情况下,修正后的线谱检测后置处理算法抗干扰性强,能够实现弱线谱的提取,同时压低了干扰背景。 展开更多
关键词 水声信号处理 线谱检测 频率方差 Alpha-beta滤波 后置处理
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利用分频带空间谱和波束域的输出直流跳变与起伏比值融合检测未知线谱目标 被引量:3
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作者 戴文舒 陈新华 +1 位作者 孙长瑜 余华兵 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期178-186,共9页
目标辐射噪声中高强度稳定线谱可以用来提高常规宽带能量积分的检测性能。理论分析了已知线谱检测优于宽带能量积分检测的谱级比条件。给出了线谱频带可检测条件下,线谱谱级与最小可检测信噪比关系。分析分频带空间谱和波束域的输出直... 目标辐射噪声中高强度稳定线谱可以用来提高常规宽带能量积分的检测性能。理论分析了已知线谱检测优于宽带能量积分检测的谱级比条件。给出了线谱频带可检测条件下,线谱谱级与最小可检测信噪比关系。分析分频带空间谱和波束域的输出直流跳变与起伏比值特征。在此基础上提出了一种构造频率、方位滤波矩阵的方法。该矩阵作用类似频带方位滤波器,通过对线谱频带目标方位的信号放大,与其他频带判决结果融合,来提高常规宽带能量积分的性能。最后给出该算法适用条件和性能分析。数据仿真和海试数据处理结果可知,该算法在多干扰源存在下对弱线谱目标提取能力强,且不需多帧统计,在检测效果上更接近于理想的窄带线谱检测方法。 展开更多
关键词 线谱 和波束 能量积分 频带信号 空间谱 提取能力 检测条件 多帧 背景噪声 算法处理
原文传递
等价权修正的Kalman抗野值滤波算法 被引量:3
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作者 戴文舒 陈新华 +1 位作者 孙长瑜 余华兵 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第5期409-412,共4页
水声工程实际数据中野点的存在影响标准Kalman滤波精度。借鉴抗差惯性导航定位中等价权思想,构造反映观测值误差的统计量,以其协方差矩阵作为判断滤波精度的指标,依据莱特准则设计了三种不同权重因子,充分利用正确观测,限制利用可用观测... 水声工程实际数据中野点的存在影响标准Kalman滤波精度。借鉴抗差惯性导航定位中等价权思想,构造反映观测值误差的统计量,以其协方差矩阵作为判断滤波精度的指标,依据莱特准则设计了三种不同权重因子,充分利用正确观测,限制利用可用观测,排除有害粗差。仿真结果表明,这种等价权修正Kalman抗差算法,抗差性可媲美中位数滤波,证明当模型正确时,其在抑制零星和斑点型野值方面,效果很好。 展开更多
关键词 KALMAN滤波 等价权 中位数滤波 抗差 野值
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被动线谱检测的子带分解和分方位区间融合算法 被引量:3
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作者 戴文舒 陈新华 孙长瑜 《应用声学》 CSCD 北大核心 2015年第3期227-235,共9页
目标辐射噪声低频线谱丰富,线谱相对谱级高,且较稳定,可直接应用于目标检测。基于子带分解处理的现有融合方法适用于信噪比相对较高情况,而对于相干干扰噪声或强宽带噪声,线谱目标的有效检测仍没很好解决。本文从子带空间谱统计特性出发... 目标辐射噪声低频线谱丰富,线谱相对谱级高,且较稳定,可直接应用于目标检测。基于子带分解处理的现有融合方法适用于信噪比相对较高情况,而对于相干干扰噪声或强宽带噪声,线谱目标的有效检测仍没很好解决。本文从子带空间谱统计特性出发,利用线谱谱级高出连续谱10~25 d B,线谱频带所在方位区间的输出方位波动小,而其它分区间的输出方位波动大的特点,提出了一种在信噪比低,多目标并存情况下更有效的线谱提取融合方法。理论仿真和海试实验数据处理结果验证该算法较常规方法稳定,对于高谱级线谱,算法适用范围广、检测效果好,直观、简便,为实际工程应用提供了一种新方法。 展开更多
关键词 低频线谱检测 信息融合 子带分解 分方位信号处理
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基于AR模型的时变水声信道统计分析方法 被引量:1
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作者 戴文舒 鲍凯凯 +1 位作者 陈新华 孙兴丽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期231-235,共5页
Bellhop波束追踪方法利用射线理论在给定的几何和声源频率下能够得到准确的水下信道,但没有考虑到随机信道变化,将位置的不确定性和表面波浪的变化引起大尺度效应建模为1阶AR模型,理论建模分析并仿真验证了信道功率增益随通信带宽和通... Bellhop波束追踪方法利用射线理论在给定的几何和声源频率下能够得到准确的水下信道,但没有考虑到随机信道变化,将位置的不确定性和表面波浪的变化引起大尺度效应建模为1阶AR模型,理论建模分析并仿真验证了信道功率增益随通信带宽和通信距离的关系,采用最小二乘拟合对信道功率增益做局部平均,从而对时变水声信道概率密度函数进行估计。表面波浪的时变引起路径长度的变化,通过计算信道功率增益自相关函数可以估计模型参数,从而为信道预测提供可能。 展开更多
关键词 水声信道建模 AR模型 最小二乘拟合 统计特性
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Anti-interference beam pattern design based on second-order cone programming optimization 被引量:1
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作者 戴文舒 鲍凯凯 +1 位作者 王萍 王黎明 《Journal of Measurement Science and Instrumentation》 CAS CSCD 2016年第3期255-260,共6页
When signal-to-interference ratio is low, the energy of strong interference leaked from the side lobe of beam pattern will infect the detection of weak target. Therefore, the beam pattern needs to be op... When signal-to-interference ratio is low, the energy of strong interference leaked from the side lobe of beam pattern will infect the detection of weak target. Therefore, the beam pattern needs to be optimized. The existing Dolph-Chebyshev weighting method can get the lowest side lobe level under given main lobe width, but for the other non-uniform circular array and nonlinear array, the low side lobe pattern needs to be designed specially. The second order cone programming optimization (SOCP) algorithm proposed in the paper transforms the optimization of the beam pattern into a standard convex optimization problem. Thus there is a paradigm to follow for any array formation, which not only achieves the purpose of Dolph-Chebyshev weighting, but also solves the problem of the increased side lobe when the signal is at end fire direction The simulation proves that the SOCP algorithm can detect the weak target better than the conventional beam forming. 展开更多
关键词 anti-interference beam pattern second-order cone programming optimization (SOCP) weak signal detection
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