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抗混响仿鲸声伪装隐蔽声呐探测方法研究
| 论文题名： | 抗混响仿鲸声伪装隐蔽声呐探测方法研究 |
| 关键词： | 主动声呐;伪装隐蔽探测;混响抑制;波形设计;回波检测 |
| 摘要： | 仿生伪装隐蔽探测方法将探测信号伪装成海洋哺乳动物的叫声，通过伪装诱骗实现隐蔽探测，具有不易被敌方识别的优势，受到了极大关注。仿生伪装隐蔽探测方法的核心在于其隐蔽性与有效性，但因受限于被模仿对象本身的特征，其有效性还需深入研究以待不断提高。抗混响能力是探测有效性的重要指标之一，研究伪装隐蔽探测的抗混响方法对提升其探测有效性至关重要。对此，本文聚焦仿生隐蔽声呐信号波形设计以及回波信号处理两方面，对伪装隐蔽探测抗混响方法进行了深入研究，主要工作如下： 1.给出了主动声呐波形的关键指标以及匹配滤波机理，分析了宽吻海豚与伪虎鲸点击叫声频谱双峰特征以及含类线性调频（LinearFrequencyModulation,LFM）叫声片段的鲸哨声时频轮廓的特征，为抗混响伪装隐蔽探测方法的设计提供了支撑。 2.以宽吻海豚与伪虎鲸点击叫声为研究对象，提出了基于测速-测距双脉冲组合的抗混响伪装隐蔽探测方法。分析了点击叫声速度距离分辨力、抗混响能力等特征；针对点击叫声速度分辨力差的问题，采用距离分辨力高、固定时差的双叫声脉冲设计出测速-测距双脉冲组合波形，并基于其多普勒伸缩因子，实现目标速度与距离的精确估计。发展了基于双LFM信号模型的伪装声呐波形设计方法，利用两个高斯包络的LFM信号组合模仿点击叫声，并通过调整其脉宽、调频率，抑制声呐波形距离模糊旁瓣，提高声呐波形的抗混响性能。 3.以含类LFM叫声片段的鲸哨声为研究对象，提出了基于LFM信号替换法的伪装声呐波形设计方法以及相匹配的抗混响回波信号高效处理方法。基于分数阶傅里叶变换对LFM信号的强混响抑制性能，利用鲸声包络调制LFM信号替换哨声中类LFM叫声片段，获得与分数阶傅里叶变换相匹配的LFM替换伪装声呐信号。设计了基于同步信号的LFM信号快速定位法，截取与LFM信号连接的前段哨声片段作为同步信号，使其携带搜索步长与区间先验信息，通过同步信号匹配滤波快速定位LFM信号，并基于先验信息缩小搜索步长与区间，在提升回波信号处理方法计算精度的同时减小了计算量。 4.针对固定脉宽声呐波形难以兼顾探测距离与探测盲区的问题，提出了仿“哨声-点击叫声叠加”的远距离小盲区抗混响伪装隐蔽探测方法，通过LFM替换伪装声呐信号与测速-测距双脉冲组合的叠加构造伪装声呐信号。利用低频、大脉宽的仿哨声声呐信号探测远距离目标，同时利用小脉宽的测速-测距双脉冲组合探测近距离目标，实现了远近兼顾的远距离小盲区探测。 |
| 作者： | 苗宇 |
| 专业： | 仪器仪表工程 |
| 导师： | 蒋佳佳;王任大 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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