水声瞬态信号介绍

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1、水声瞬态信号介绍探测水声目标的设备主要分为两种。一种是主动声呐，一种是被动声呐。主动声呐是通过发射某种波形的声脉冲并接收由目标反射的回波来探测目标的。主动声呐很明显的缺点是可能会暴露自己，尤其是对水下航行器，主动探测不是一个好的方法。被动声呐的目标声源主要是水下物体辐射的噪声。目标噪声大致分为三大类。第一类是机械噪声，第二类是螺旋桨噪声，第三类是水动力噪声。现代各项技术的应用，降低了目标辐射噪声，因此我们寻求目标其它的有效特征，改进探测目标的方法。目标除了辐射稳定的信号，还会发出瞬态信号。例如：水下航行器在深度改变时

2、壳体发出的声音、目标发射声、水下爆炸声等等。瞬态信号多被当作稳定信号的干扰，没有引起研究者的重视。然而，瞬态信号一般很难被抑制，可以在远距离被探测到，在对日趋安静的目标的探测和识别中，瞬态信号可以提供一些重要信息。产生瞬态信号的平台有很多种，主要有水下航行器、水面舰船、发射目标、民用船只、生物和环境等等。几种水声瞬态信号介绍此类瞬态噪声包括两种形式，一是目标在水下被某种专用发射装置发射至水中产生的瞬态声（以下简称“类型一”），二是目标从空中投入水中所产生的瞬态击水声（以下简称“类型二”）。类型一信号的特征如下：目标被

3、压缩空气送出发射装置，所以首先会有大量气泡破裂产生的气泡脉动声，它的包络形状是先迅速变大，后逐渐消失的过程。经过一段时间，会出现目标启动航行，即目标开始航行、声强由小到大的过程。最后是稳定的目标航行声。实际信号波形如图1。类型二信号的特征如下：首先产生目标击水的声音，这是目标撞击水面的瞬间产生的，持续时间非常短，随后是气泡脉动声，它是由目标潜入水中形成的入水空泡破裂的声音。经过一段时间，出现与类型一同样的启动声和稳定的航行声音。实际信号波形如图1。图1类型一信号波形图2类型二信号波形水声瞬态的种类有很多。除了提到的类

4、型一、类型二信号，还有船体的撞击声，海洋生物发出的声音，船只前进状态的改变带来辐射噪声的变化等。瞬态信号表示一种突发的状态，它可以是任何物体发出的，产生的原理也是复杂多样的。以撞击声为例，它是水下/水面目标受到外力碰撞时的振动引起的声波。这也是一类常见的水声瞬态信号。下图为某船体撞击声的时域波形。可以看出，撞击声上升沿的上升速度非常快，另外撞击声的出现往往以航行体的航行噪声为背景。而且，这类信号的出现是孤立的，它本身是一个偶然事件，并没有伴随信号，后续的信号也不会提供更多的信息量。图3船体撞击声通过对目标信号的描述，

5、我们知道类型一、类型二目标的能量变化有阶段性，都是在出现瞬态信号后，在一段时间后会出现缓慢变大，渐趋稳定的信号。如图4-74所示，目标的这两个阶段关联性强，如果在扫描波束中记录到如图所示的能量变化趋势，将会对信号的识别提供重要的判据。图4目标发射过程示意图