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在现代舰船与水下噪声研究领域,水下目标特征提取和识别一直是研究的热点问题。在被动声纳探测领域,由于水下目标机械和水动力的作用的结果,水下目标不可避免的会向外辐射声能。这些声能作为声信号,其中必然包含了目标本身的特征。一方面我们可以利用这些声信号提取其中特征,识别目标参数;另一方面由于造船技术水平的提高,也加大了提取特征的难度。为了提高被动声纳识别的准确度,必须在声信号中找到和目标固有属性相关的、难以消除的特征。本文试图从壳体振动的机理出发,寻找一种水下目标特征提取和识别的方法。
1.对于水下圆柱壳体振动和声辐射,采用波动方程解析解的形式描述,利用傅里叶分析法分析各阶模态以及总体声压和频率的关系,并进一步就圆柱壳体的加肋、加舱壁结构做理论分析和仿真,研究圆柱壳体在单频激励下的声辐射特性,总结出可以用来进行水下目标特征识别的理论基础。
2.壳体振动声辐射信号作为水声信号,通过分析圆柱壳体各种参数对于辐射声压信号的影响,从中提取出有用的可识别的信号特征做分析,提出一种基于低频强线谱提取的水下目标尺度识别方法,从壳体振动本身机理出发,对水下目标提供更有效的特征提取和识别。
3.对于识别方法的有效性和精确性问题,将圆柱壳体看作一个信号处理中的线性系统,利用圆柱壳体受激振动的分析结果,通过对螺旋桨噪声的研究,指出水下各种激励对壳体振动特征可能造成的影响,从而能够进一步为水下目标特征识别方法的改进提出一些建议。