水中目标螺旋桨噪声调制信息动态建模及其精细特征提取研究

The modulation information contained by underwater acoustic target propeller cavitation noise is of important value in the underwater target recognition, which is representation of target type, blade number, propeller number, axle-frequency, cavitation degree, target velocity, nonuniform wake flow and so on. The project aims to construct the recognition theory of modulation information, extract the fine feature of modulation information and research the late-model recognition technology, which provides the strong theory foundation and technology support for the underwater acoustic target recognition based on propeller modulation information. Firstly, the fine feature of modulation information are obtained effectively on the basis of modulation characteristic research. Secondly, the dynamic model of modulation information is built. Thirdly, the theory question is analyzed which is effected on target maneuver state, propeller operation state, interference of some propellers to modulation information. Moreover, the model-based technology is applied firstly to underwater acoustic target recognition. The fine analysis method carry out synthetical analysis of time-domain feature and frequency-domain feature obtained from target modulation information, which adopts the fine feature and the dynamic model of modulation information. It improves fine analysis and recognition ability of the modulation information.

(限400字)：水中目标辐射噪声蕴含的螺旋桨调制信息是目标类型、螺旋桨类型、桨数、叶片数、转速、不均匀流场及目标机动状态等诸多因素的反映，其特征提取及识别机理的理论研究是目标识别的基础性工作之一，在被动声纳目标识别中起到重要作用。本项目旨在对螺旋桨空化噪声调制信息精细特征提取、调制特性、调制信息动态模型及其识别机理开展深入的理论研究，为基于调制信息的被动声纳目标识别提供重要的理论基础。拟通过螺旋桨空化噪声调制特性研究，有效提取调制信息精细特征，建立调制信息动态模型，分析目标机动状态、螺旋桨工作状态、桨叶及不同桨间空化程度的不均匀性、桨间干涉等因素对调制信息精细特征的影响及其变化趋势的理论问题。并拟采用基于模型的特征提取和识别思路，将调制信息动态模型和调制信息精细特征相结合，研究基于模型匹配的调制信息精细分析方法，探索一条目标调制信息特征提取和识别的新途径。

本项目将国外迅速发展的模型基特征提取技术应用于水声目标识别，通过建立M桨空化噪声包络模型，对螺旋桨空化噪声调制信息识别机理、包络波形精细结构特征提取及精细化分类器设计进行了深入的研究。主要研究内容包括：. （1）从包络特性出发建立了多螺旋桨空化噪声包络模型，进而建立多桨调制线谱模型，将调制信息时域包络波形和频域调制线谱特征有机联系起来。分析了M桨调制线谱内在结构的理论问题及应用于螺旋桨叶片数识别和桨数识别的机理，并对调制线谱的几种典型现象进行了定义和理论分析。. （2）提取了螺旋桨噪声包络波形精细结构特征，并进一步将M桨调制线谱模型、调制线谱特征和包络波形精细结构特征联系起来，提出了基于模型匹配的螺旋桨噪声精细分析方法，有效提高了螺旋桨信息的获取能力。. （3）提出了特征基动态识别方法，为待识别目标特征“量身打造”，力求达到以目标特征为中心的局部空间的最优化，是一种针对具体目标特征的分类器局部精细化设计思想。.（4）以CFD数值仿真为基础，对螺旋桨水动力性能、空泡性能进行了深入的研究，并结合FW-H方程中关于求解脉动球形气泡辐射噪声理论，数值合成得到螺旋桨空化低频辐射噪声，对螺旋桨的空泡噪声精细特征进行了系统的分析。.上述研究能够为调制线谱特征识别提供有力的理论支撑和技术支持，有助于提高水声目标信息获取、精细分析和识别能力。