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随着鱼雷技术的迅速发展,如何有效地防御鱼雷攻击成为各国海军水下防务的重点。经过几十年的不断改进,国外已研制出第三代或第四代鱼雷舫御系统。对任何一个鱼雷防御系统而言,对来袭鱼雷快速、正确地识别报警是系统的关键环节。本文围绕如何提高鱼雷目标的识别概率,从目标辐射噪声特点、特征提取、模糊分类、专家系统等各方面进行了深入的研究。论文的工作主要体现在以下几个方面:
首先,全面分析了舰船辐射噪声的产生机理,研究了水面舰船、潜许艇和鱼雷的辐射噪声的组成及其特征,并针对被动声纳目标识别的特点,建立了舰船辐射噪声的特征模型。
其次,模拟声纳在在LOFAR图上检测和提取谱线的双门限过程,将线谱识别、线谱跟踪、线谱检测结合在一起,首次给出了双门限检测线谱检测方法的具体实现方法,并对影响算法性能的备种因素作了详细分折。此线谱检测方法并不需事先知道窄带信号的幅值、根数、位置、起止时间等信息:同只利用单个时刻谱值进行线谱检测相比,明显降低了虚警概率、提高了检测概率,能同时以高检测概率和低虚警概率自动检测窄带信号对应的线谱;在用海上录制的不同目标数据验证时,还体现出很好的宽容性:另外,双门限线谱检测方法计算量较小,适合于实时处理。
第三,通过利用双门限线谱检测方法检测宽带幅度调制信号所对应的线谱实现了宽带幅度调制信号的自动检测。通过推导出DEMON处理的输出信噪比公式。首次系统地分析了影响宽带调制信号检测性能的备种因素及其影响程度。模拟人工专家通过分析DEMON酗估计螺旋桨轴频的过程,给出了机器自动估计轴频的方法。同只利用单个时刻解调谱值估计螺旋桨的轴频相比,本文提出的方法只延迟了M个时刻,但明显提高了在低信噪比下的螺旋桨轴频估计能力,在信噪比较低的情况下,能够给出螺旋桨轴频的正确估计结果。
第四,全面介绍了专家系统的构成,知识表示方法、模糊集合和模糊匹配、模糊推理等相关理论和算法,给出了一种模糊专家系统的快速实现方法。
第五,通过应用模糊专家系统,对双门限线谱检测算法进一步改进,提山了智能线谱检测和提取算法。智能线谱检测和提取算法可以根据信号特祉情况,自适应地调整检测门限,进一步提高了检测性能,并提取出了更多的识别特征。
最后,利用智能线谱检测和提取算法提取出的DEMON图和LOFAR图中的线谱特征。构建了用于鱼雷识别的模糊专家系统。由于智能线谱检测和提取算法提供了更多更高质量的识别特征,并利用了快速实现方法,此模糊专家系统可以实时给出更好的识别结果。