舰船仿真噪声成像方法研究.pdf

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1、Vol．３５No．２舰船电子工程总第２４８期９０ShipElectronicEngineering２０１５年第２期磁舰船仿真噪声成像方法研究１２王笑孙超（１．中国船舶重工集团公司第七一〇研究所宜昌４４３００３）（２．西北工业大学西安７１００７２）摘要根据舰船（舰艏、舰舯、舰艉）三个部位的辐射噪声具有明显不同的能量特性，将舰船简化为双亮点和三亮点模型，以MUSIC法和相干信号子空间法为基础，对舰船仿真辐射噪声用８元均匀圆阵进行两亮点和三亮点成像研究，从结果可以看出，这种方法可以很好地分辨不同的亮点。关键词被动声成像；MUSIC法；相干信号子空间法中图分类号T

2、P３９１DOI：１０．３９６９／j．issn１６７２‐９７３０．２０１５．０２．０２５ImagingofShipNoiseBasedonSimulationNoiseSignal１２WANGXiaoSUNChao（１．The７１０ResearchInstituteofCSIC，Yichang４４３００３）（２．NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi摧an７１００７２）AbstractDependontheradiationnoiseofthreepartsoftheship（thebow，theamidships，th

3、eshipstern），whichhasobviouslydifferentenergyfeatures，theshipissimplifiedto“twohighlights”and“threehighlights”model．OnthebasisofMUSICmethodandtheCoherentSignal‐Subspacemethod，thispapergivesthemethodofeight‐unitcirculararray，thatstudyonthetwopointsimagingandthreepointsimagingresearc

4、hoftheshipsimulationradiationnoise．Thismethodcandistinguishdifferentwindowpositionsperfectly，whichcanbeseenfromtheresult．KeyWordspassiveacousticimaging，MUSIC，coherentsignal‐subspaceClassNumberTP３９１舰船宽带信号中的亮点成分，通过实验结果证明了１引言仿真模型和算法的有效性。现阶段水中近场被动目标探测系统，对目标［１０］２基于MUSIC法的波达方向估计进行探测时都是将

5、目标当成点目标，如果被测目标尺度与接收阵之间的距离接近时，将目标当成MUSIC算法，又称多重信号分类方法。MU‐一个点源显然是不合适的，当舰船被视为体目标SIC算法是一种基于矩阵特征空间分解的方法。时，与之当成点源时不同，我们需要了解船体不同其基本原理如下：发声部位的不同功率谱和能量情况，根据现在的对于一个有M个阵元组成的已知任意形状的研究，具有代表性的部位包括船头、主机部位、辅基阵，假设有D（D＜M）个远场窄带（中心频率为机部位、螺旋桨部位，这些部位也是能量集中的部f）平面波信号源从D个方向D＝［１，２，⋯，D］入位。射到该基阵。则，基阵所接收到的数据写

6、成矩阵形现在将舰船的辐射噪声当成点源来分辨的方式为法已经很多。针对舰船不同发声部位有不同的能x（n）＝A（D）s（n）＋n（n）（１）量分布，我们采用简化的两亮点和三亮点来模拟舰式中，A（D）＝［a（１），a（２），⋯，a（D）］是M×D船不同的发声部位，通过空间谱的构造，分辨仿真维阵列流形矩阵：磁收稿日期：２０１４年８月１９日，修回日期：２０１４年９月２７日作者简介：王笑，男，硕士研究生，研究方向：自导与引信仿真。孙超，女，教授，研究方向：水声信号处理。２０１５年第２期舰船电子工程９１j２f·r·uπ率段的方向矩阵聚焦到同一参考频率f０下的方向１ec矩阵

7、，即：j２f·r·uπ２ecT（fj）A（fj，）＝A（θf０，）θ（８）a（，）＝θφ（２）…式中，T（fj）称为聚焦矩阵，f０称为聚焦频率。聚焦j２f·rM·uπ矩阵T（fj）将信号带宽内不同频率的阵列流型或ec信号子空间变换映射到同一参考频率f０上，使得Ts（n）＝［s１（n），s２（n），⋯，sD（n）］是D×１维宽带目标信号具有同一信号子空间。信号源向量，n（n）是M×１维噪声向量。假设信号用聚焦矩阵对宽带信号X（fj）进行线性变换，和噪声是不相关的，则接收数据的协方差矩阵可以可得到聚焦后的阵列输出向量为表示为T（fj）X（fj）＝T（fj）A（

8、fj，）S（fj）＋T（fj）Nθ（fj）HRx＝A（D）RsA（