浅海波导条件下空间相干处理的船舶辐射噪声调制特征提取研究

Combining theoretical simulation with experiment validation, the research of extraction of ship noise modulation characteristic via bi-linear array based bon the ship radiated noise model and spatial coherent processing technique in the shallow sea waveguide. Firstly, the ship radiated noise in the shallow sea waveguide is modeled, and a target detection method based on modulation characteristic utilizing the robust beamforming technique is proposed. Secondly, target detection method is extended to the extraction of ship noise characteristic with spatial coherence. Finally, the feasibility and validation of the performance of algorithm are verified by the simulation and experimented data. The proposed research will facilitate the development of the underwater target detection by introducing the bi-linear array spatial coherent processing into the extraction of characteristic of ship noise.

本项目将采取理论仿真与试验相结合的方式，基于浅海波导条件下船舶辐射噪声模型和空间相干处理技术开展双直线阵的辐射噪声调制特征提取研究。项目首先建立浅海波导条件下船辐射噪声模型，并结合稳健波束形成技术提出基于调制特征的目标探测方法，然后将目标探测扩展到基于空间相干处理双直线阵船辐射噪声提取，最后结合通过仿真和试验数据对探测性能的适用性和稳健性进行验证。项目研究的意义在于将双阵空间相干处理引入到浅海波导下船辐射噪声的特征提取手段中，促进水下目标的探测技术的发展。

本项目针对浅海波导条件下基于空间相干处理的船舶辐射噪声调制特征提取技术展开研究。项目首先对浅海波导条件下船舶辐射噪声进行了理论建模，给出了调制系数的估计方法和调制特征的提取方法，并利用外场试验数据对所提模型和方法进行了验证。其次，项目针对空间分布的双水听器信号进行包络谱特征提取研究，给出了基于互相关的包络谱提取方法，分析了信噪比，信干比和环境噪声相关性对包络谱提取方法的研究。再者，项目针对双直线阵的目标特征提取与探测方法展开研究，利用波束形成对目标进行空域滤波，湖试数据验证了双直线阵的船目标探测方法。最后，项目针对多直线阵的船噪声目标联合探测展开研究，给出了接收信噪比的估算，对阵列布放间距和探测范围进行了仿真和估算。项目研究成果对于利用水声手段提升船舶目标识别能力具有重要的意义。