目标辐射噪声特征提取方法分析

《目标辐射噪声特征提取方法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、哈尔滨T程大学硕十学位论文第1章绪论1．1立题背景和意义随着信息技术的迅速发展及其在军事领域里的广泛应用，现代战争对信息的依赖性越来越大，争取战场的信息优势已成为决定胜负的最重要的因素之一。争取战场信息优势必须要有较高的战场感知能力，而目标识别是这种感知能力的重要环节，特征提取是目标识别中的一个关键性的问题。目标识别效果的好坏在很大程度上依赖于所提取的特征是否有效，是否具有一定的鲁棒性。水声目标辐射噪声是由连续分布的宽带噪声和离散分布的线谱分量迭加而成¨1，它们的生成机理不相同，分布也不同，特性比较复杂。由于水声目标发声的主要部件和

2、条件以及周围环境不相同，所产生的噪声也就各有特色，如何提取目标更多的不变特征就变得更为重要和困难。为此本文研究了不同的特征提取方法，从目标辐射噪声中提取了不同的特征，为目标分类识别提供了更多的目标特征信息。1．2国内外研究动态被动声呐目标识别主要是依据不同目标辐射噪声的不同来实现的。如何从目标辐射噪声中提取有效的识别特征是被动目标识别的关键。从国内外研究现状来看，在特征提取方面主要有以下几个方面：1．利用功率谱估计的特征提取：对舰船辐射噪声进行功率谱分析，提取谱特征是经典而有效的目标分类技术，目前深受人们关注的有线谱特征法、调制解调

3、法和潜行特征法等。这些方法是基于目标辐射噪声的频谱特性而产生的。线谱和连续谱的产生机理、特征提取，人们已作了很多深入研究。文献报道吴国清等人对舰船辐射噪声的线谱进行多方面的研究，总结了线谱提取方法，线谱稳定性等，并提取了舰船辐射噪声的线谱特征、双重谱特征以及平均功率谱特征，利用模糊神经网络对舰船目标进行分类，取得了较好的结果。杨向锋B1等人基于分段最小二乘曲线拟合方法，提出了一种提取舰船辐射噪声信号功率谱中线谱特征的新方法，通过一种新的坐标变化用最小二哈尔滨工程大学硕士学位论文乘曲线拟合方法精确提取了连续谱特征，将连续谱特征和线谱特

4、征组合得到了舰船噪声的功率谱特征。利用BP神经网络对海上实测数据进行分类识别，实验验证了该方法的有效性，识别率达到90％以上。殷敬伟、惠俊英p1等人提出一种改进的高频噪声解调分析(DEMON)方法，提出最大公约式算法，能够得到具有明显线谱的DEMON谱，并给出了提取轴频的具体步骤。Martina等人把边缘检测方法和线谱跟踪过程结合起来解决LOFAR图中的谱线检测和提取问题。这种方法有一定的抑制噪声的能力。Stephen．A．S．Jones，G．J．HealdH(1991)等人把二元假设检验推广到多元假设检验问题。这种改进，能够保留信

5、号的相对幅度信息，保留了每一根轨迹的时变幅度，剔除了大部分背景噪声。另外，结合谱估计和别的信号提取方法进行特征提取也是目前发展方向。2．利用小波变换提取舰船辐射噪声的识别特征。小波理论是在现代傅立叶分析基础上的重大突破，局部化与多尺度分析是其精华所在。小波展开保留了傅立叶展开的优点，且在时间和频率上都可进行局域分析，并且频谱分析仍可进行，只是基波须用小波母函数所代替。小波变换相当于一个数学显微镜，具有放大、缩小和平移等功能，通过检查不同放大倍数下的变化来研究信号的动态特性。由于对频率成分采用逐渐精细的时域或空间域取样步长，从而可以聚

6、焦到信号的任何细节。张艳宁I习、章新华M、张学林等人分别在舰船辐射噪声信号的谱域用小波变换提取谱特征，结合波形结构特征应用于目标分类识别。李秀坤、杨士莪p1等人提出一种频域离散小波变换法(FDWl．)，此方法用于三种目标的湖试数据，采用三层BP算法的前向神经网络对目标进行分类，取得了较好的识别率。从频谱分析看，小波变换是将信号分解为对数中坐标中具有相同大小频带带宽的集合。与短时傅立叶相比，短时傅立叶变换对不同的频率分量，在时域都取相同的窗宽，而小波变换的窗宽是可调的。这种以对数形式(非线性的)而不是以线性方式处理对时变信号具有明显的

7、优越性。3．基于舰船辐射噪声的非线性特征提取。目前国内外已将混沌、分形等非线性理论引入到舰船辐射噪声的特征提取中来。这些方法均以时间序列为原始的数据空间，进行相空间重构或分数布朗运动建模，计算关联维数，Lyapunov指数或Hurst指数。也可以与传统的线谱和连续谱特征相互补充，更完整地反映目标的频率特性。宋爱国嗍等人应用非线性分析方法研究了舰哈尔滨工程大学硕士学位论文船噪声的极限环现象，结果表明振动噪声作为舰船噪声的主要成分，其极限环在相空间上存在倍周期或混沌行为，并且从极限环中提取分形维数和分布密度比两类非线性特征，能较准确地区

8、分水面和水下两大类目标，为舰船噪声信号特征提取提供了一条新的思路。陈捷川等人提出了舰船噪声功率谱的多重分形特征，研究了多重分形的小波变换分析方法，提出了舰船噪声的奇异测度特征参数。高翔唧等人的研究发现，舰船辐射噪声在一定尺度范围内具有