一种基于互相关字典的水下目标位姿估计方法

1

作者 杨长生 高斐宇 +1 位作者 卫艳 娄紫洋 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第4期677-684,共8页

对于水下主动探测,目标与声呐系统的相对位姿关系对目标识别与跟踪非常重要。现有基于波形字典的水下目标位姿估计方法,难以在低信噪比下精确估计目标位姿。鉴于互相关处理在目标回波检测中的抗噪性,提出了一种基于互相关字典的方法,通... 对于水下主动探测,目标与声呐系统的相对位姿关系对目标识别与跟踪非常重要。现有基于波形字典的水下目标位姿估计方法,难以在低信噪比下精确估计目标位姿。鉴于互相关处理在目标回波检测中的抗噪性,提出了一种基于互相关字典的方法,通过构造互相关字典并结合正交匹配追踪(OMP)算法估计目标位姿。利用亮点模型生成不同水平位姿角的回波信号,进而构造互相关字典并分析不同系统参数对字典相关性能的影响。水池实验表明,基于互相关字典的目标位姿估计方法低信噪比(小于-12 dB)时,估计正确率优于波形字典;通过增加带宽,在少量阵元条件下仍可在低信噪比下实现准确估计。结合使用HFM信号,基于互相关字典的水下目标位姿估计方法可用于运动弱目标的位姿估计。 展开更多

关键词 目标位姿估计 互相关字典 回波亮点模型 稀疏表示

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基于遗传算法的目标声散射回波多方向核函数匹配

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作者 罗俊 李秀坤 杜金鑫 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1574-1582,共9页

亮点模型将目标声散射回波视为各亮点子回波的叠加,当相邻2个散射回波成分之间的时延小于发射信号脉宽,目标回波在时频域上严重混叠,采用魏格纳分布时频分析方法处理时则存在严重的交叉项干扰,无法在时频面上准确识别各亮点。本文推导... 亮点模型将目标声散射回波视为各亮点子回波的叠加,当相邻2个散射回波成分之间的时延小于发射信号脉宽,目标回波在时频域上严重混叠,采用魏格纳分布时频分析方法处理时则存在严重的交叉项干扰,无法在时频面上准确识别各亮点。本文推导了多几何亮点模型的模糊函数,并根据其自项和交叉项分布特点,选择多方向核函数来更好地匹配自项。根据先验信息确定核函数的角度参数,以体积归一化的三阶瑞丽熵作为时频分布的评价指标,使用遗传算法优化核函数其他参数,进而利用得到的核函数对声散射回波在模糊域滤波得到高分辨力时频分布。实验结果表明:本文方法得到的时频分布可以在保证自项分辨率的同时有效减弱交叉项干扰,提高时频图像信噪比。提取的全方位声散射特征模型可为水下目标探测提供依据。 展开更多

关键词 声散射回波 亮点模型 时频分布 交叉项干扰 模糊函数 多方向核函数 三阶瑞丽熵 遗传算法

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空气介质中刚硬目标声回波对消的亮点模型

3

作者 马忠成 吕良浩 杨宝山 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1503-1507,共5页

为了研究回波对消的物理基础,本文根据线性系统理论建立了回波对消的亮点模型,定义了声学中的对消度。从目标回波的物理声学理论出发,得到亮点模型各参数的物理定义。构造回波对消系统和测试条件,进行了2类单亮点目标的测试。在不同频... 为了研究回波对消的物理基础,本文根据线性系统理论建立了回波对消的亮点模型,定义了声学中的对消度。从目标回波的物理声学理论出发,得到亮点模型各参数的物理定义。构造回波对消系统和测试条件,进行了2类单亮点目标的测试。在不同频率和信号类型下,在1.8~2.8 kHz的测试频段,信号达到6.0~14.6 dB的对消效果。与相关理论解的对比和试验表明,回波对消亮点模型对不同目标和信号形式均具有普适性。 展开更多

关键词 对消 声回波 亮点模型 相位 线性系统 对消系统 对消度 参量阵

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基于修正亮点模型的时域回波快速预报方法

4

作者 顾瑞冲 彭子龙 +2 位作者 蒋帅 薛文慧 向丽 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第22期155-159,共5页

针对当前水中敷瓦目标高频时域回波预报方法计算量大、速度慢的问题,本文建立基于修正亮点模型的时域回波快速预报方法,通过多层弹性介质声传播理论获取声学覆盖层的反透射系数幅值及相位,由修正亮点模型(HL)理论获得目标总的声散射传... 针对当前水中敷瓦目标高频时域回波预报方法计算量大、速度慢的问题,本文建立基于修正亮点模型的时域回波快速预报方法,通过多层弹性介质声传播理论获取声学覆盖层的反透射系数幅值及相位,由修正亮点模型(HL)理论获得目标总的声散射传递函数,进而采用频域间接法得到目标时域回波信号,并与板块元法(PEM)的计算结果以及刚性目标的时域回波进行对比。研究结果表明,基于修正亮点模型的时域回波预报方法,能够快速、准确地预报敷瓦目标的回波信号,反映目标不同部位几何参数的影响特征,实现对敷瓦水下航行体时域回波的实时预报,具有重要的工程参考价值。 展开更多

关键词 亮点模型 声学覆盖层 声散射特性 时域回波

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基于亮点模型的典型水下目标回波信号仿真 被引量：8

5

作者 李昌志 田杰 +2 位作者 张扬帆 黄海宁 张春华 《应用声学》 CSCD 北大核心 2010年第3期196-201,共6页

本文对典型水下目标回波信号进行了仿真研究。此仿真基于声纳目标回波的亮点模型理论,通过成分及时序分析,针对具有球冠形头部和圆柱壳体的典型水下目标的结构特征,建立计算模型并仿真回波信号。仿真结果与湖海试实验结果的对比表明此... 本文对典型水下目标回波信号进行了仿真研究。此仿真基于声纳目标回波的亮点模型理论,通过成分及时序分析,针对具有球冠形头部和圆柱壳体的典型水下目标的结构特征,建立计算模型并仿真回波信号。仿真结果与湖海试实验结果的对比表明此仿真模型与实际情况基本一致,可以为声纳信号处理、目标识别等方面的研究提供支持。 展开更多

关键词 水下目标 回波信号 亮点模型 仿真

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基于声学亮点特征的水下目标回波模型 被引量：30

6

作者 王明洲 黄晓文 郝重阳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2003年第1期21-25,共5页

水下目标回波亮点结构是重要的目标特征。目标回波亮点时空特征的提取,是水下主动目标识别的一种有效方法。本文基于数学仿真的方法,研究了水下高频(20～35kHz)主动声学目标模型及仿真性能。建立了水下目标声学亮点数学模型,并给出了仿... 水下目标回波亮点结构是重要的目标特征。目标回波亮点时空特征的提取,是水下主动目标识别的一种有效方法。本文基于数学仿真的方法,研究了水下高频(20～35kHz)主动声学目标模型及仿真性能。建立了水下目标声学亮点数学模型,并给出了仿真结果。仿真表明:该模型反映了目标尺度特征,可用此模型生成的目标回波校验目标尺度识别器的性能。 展开更多

关键词 声学亮点特征 水下目标回波模型 计算机仿真 数学模型 目标识别

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水声探测系统目标回波信号仿真技术研究 被引量：3

7

作者 王新晓 黄建国 +1 位作者 张永峰 闫伟 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2006年第3期370-372,共3页

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源,在水声对抗仿真系统中,目标回波信号的仿真数据量又是制约仿真实时性的关键因素之一,因此,必须对目标回波信号进行深入研究,既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的所有特征,又要满足仿真实... 目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源,在水声对抗仿真系统中,目标回波信号的仿真数据量又是制约仿真实时性的关键因素之一,因此,必须对目标回波信号进行深入研究,既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的所有特征,又要满足仿真实时性的要求。提出了一种针对水声对抗仿真系统的目标回波仿真信号模型,该模型以窄带信号的复包络为基础,综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响,更具真实性和实用性。利用该模型具有采样频率低,仿真数据量小的优点,能够满足仿真系统实时性的要求。在水声对抗试验仿真系统中得到了很好的检验,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 水声探测 目标回波 亮点模型 水声对抗 仿真

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一种基于亮点模型的潜艇回波仿真方法 被引量：10

8

作者 董仲臣 李亚安 陈晓 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2013年第6期38-41,209,共5页

研究潜艇回波建模优化问题,为了建立精确的潜艇回波模型,并提高仿真的运算速度,提出了一种直观、快速的潜艇回波仿真方法,采用亮点模型,根据潜艇的形状,把潜艇回波等效为亮点回波的叠加,并用等效面积法来计算潜艇各亮点的遮挡,在上述基... 研究潜艇回波建模优化问题,为了建立精确的潜艇回波模型,并提高仿真的运算速度,提出了一种直观、快速的潜艇回波仿真方法,采用亮点模型,根据潜艇的形状,把潜艇回波等效为亮点回波的叠加,并用等效面积法来计算潜艇各亮点的遮挡,在上述基础上建立回波模型,采用梯形单频信号作为鱼雷的主动声信号,进行了潜艇目标回波的仿真,仿真结果与目标回波的基本理论相符。改进方法运算速度快,能够满足工程上模拟鱼雷主动探测的实时性要求,具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 潜艇 亮点模型 遮挡 回波特性

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水下目标回波亮点特性计算的图形学方法 被引量：1

9

作者 杨鹏 苑秉成 +1 位作者 周胜 文刚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第13期3898-3901,共4页

根据Kirchohoff近似公式建立了一种水下目标回波亮点特性计算的新方法。该方法利用三维图形处理系统,采用建模软件对复杂水下目标进行几何建模,利用OpenGL技术将几何三维模型转化为屏幕上可视化的像素图形,利用计算机图形学方法和图形... 根据Kirchohoff近似公式建立了一种水下目标回波亮点特性计算的新方法。该方法利用三维图形处理系统,采用建模软件对复杂水下目标进行几何建模,利用OpenGL技术将几何三维模型转化为屏幕上可视化的像素图形,利用计算机图形学方法和图形硬件计算水下复杂目标的表面法向量和空间距离信息,将回波亮点特性中的面元计算转化为对图形像素点相关信息的计算,对不同传播距离的面元反射特性求和得到水下复杂目标回波亮点特征,最后模拟出不同脉宽的发射信号的水下目标回波信号。模拟计算表明该方法有效,对回波亮点特性模拟逼真,同时计算复杂度不受模拟几何建模复杂度的影响。 展开更多

关键词 亮点模型 回波 开放图形库接口 仿真

原文传递

基于脉冲幅度起伏频率的体目标与点源合成目标回波分辨 被引量：1

10

作者 陈云飞 贾兵 +2 位作者 黎胜 王振山 李桂娟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1467-1472,共6页

针对水中体目标回波与点源合成目标回波分辨问题,研究了体目标和常规点源合成目标回波脉冲幅度起伏频率特性。基于目标回波亮点模型,理论分析证明了体目标回波脉冲幅度起伏频率具有随载波频率相关的变化特性,而常规点源合成目标回波的... 针对水中体目标回波与点源合成目标回波分辨问题,研究了体目标和常规点源合成目标回波脉冲幅度起伏频率特性。基于目标回波亮点模型,理论分析证明了体目标回波脉冲幅度起伏频率具有随载波频率相关的变化特性,而常规点源合成目标回波的脉冲幅度起伏频率不具有相应特性,据此提出并研究了基于脉冲幅度起伏频率的体目标回波与点源合成目标回波分辨的方法。海上试验对Benchmark模型回波与两个点声源合成的模拟回波进行对比,试验结果表明:通过主动发射两个频率差别明显的载频信号,基于接收回波的脉冲幅度起伏峰值频率对比,可以对体目标回波与合成回波进行分辨,验证了基于脉冲幅度起伏频率的体目标回波与点源合成目标回波分辨方法的可行性。 展开更多

关键词 水中目标 合成回波 幅度起伏频率 回波分辨 亮点模型 回波模拟

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基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析 被引量：7

11

作者 徐瑜 苑秉成 唐波 《鱼雷技术》 2012年第2期153-156,共4页

研究潜艇目标回声的近、远场过渡特性对于主动声纳探潜、探测和水声对抗具有实际意义。计算目标回声强度随距离变化曲线是分析目标回声近、远场过渡特性的一种有效方法。理论分析和试验研究均表明,在鱼雷自导频率下,目标回波可近似看成... 研究潜艇目标回声的近、远场过渡特性对于主动声纳探潜、探测和水声对抗具有实际意义。计算目标回声强度随距离变化曲线是分析目标回声近、远场过渡特性的一种有效方法。理论分析和试验研究均表明,在鱼雷自导频率下,目标回波可近似看成是目标亮点回波相干叠加的结果。该文提出了一种基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析方法,通过亮点模型计算不同距离情况下的潜艇目标的回声强度值,进而分析潜艇目标回声的近、远场过渡特性,并与板块元算法计算回声强度值分析潜艇目标过渡特性进行了对比。仿真结果表明,该方法简单,高效。 展开更多

关键词 潜艇 亮点模型 回声强度 近场 远场 过渡特性

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水下目标的声纳回波数据仿真 被引量：4

12

作者 李昌志 田杰 +1 位作者 张扬帆 张春华 《微计算机应用》 2011年第4期56-60,共5页

对水下静态小目标的声纳回波信号进行了仿真研究。针对水下静态小目标中典型的圆柱壳体加球冠形头部的结构,建立了该类目标声纳回波信号的亮点模型,以及声纳系统走航探测时的动态数据模型。在计算仿真数据时,将模型化的目标回波数据与... 对水下静态小目标的声纳回波信号进行了仿真研究。针对水下静态小目标中典型的圆柱壳体加球冠形头部的结构,建立了该类目标声纳回波信号的亮点模型,以及声纳系统走航探测时的动态数据模型。在计算仿真数据时,将模型化的目标回波数据与真实的水声背景混响数据相融合,更真实的模拟实际情况。通过与湖海试实验结果的对比,该模型仿真效果良好,可以为声纳信号处理、水下目标识别等方面的研究提供支持。 展开更多

关键词 水下目标 回波 亮点模型 仿真

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基于改进亮点模型的尺度目标建模技术 被引量：3

13

作者 刘文远 张静远 +1 位作者 吕阳 刘曦霞 《鱼雷技术》 2009年第4期20-24,共5页

在近场情况下,目标相对声源作变向运动时,水下目标各个亮点运动速度已不能简单地等同于目标几何中心运动速度。针对此问题,提出了一种典型的运动目标亮点速度的解算方法,以此为基础建立了改进的目标亮点模型。计算了雷目距离、目标弦角... 在近场情况下,目标相对声源作变向运动时,水下目标各个亮点运动速度已不能简单地等同于目标几何中心运动速度。针对此问题,提出了一种典型的运动目标亮点速度的解算方法,以此为基础建立了改进的目标亮点模型。计算了雷目距离、目标弦角、目标运动速度和旋转角速度对改进模型回波频谱的影响,回波频谱均出现明显的带宽展宽现象,且展宽程度受目标速度和旋转角速度影响最大。仿真结果表明,改进亮点模型能够更加逼真地模拟水下体目标的回波特性,模型是有效的。 展开更多

关键词 水下目标 亮点模型 回波特性 仿真

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目标壳体高频亮点回波结构的近似方法与分析 被引量：1

14

作者 张文成 周穗华 +1 位作者 张晨 郭虎生 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2014年第6期1325-1328,共4页

利用几何声线法分离了目标壳体高频亮点回波结构的精确解,结合波动理论建立了水下敷粘弹性材料多层壳体的近似模型,即通过等效的2层单层壳体的组合近似多层壳体,并推导了模型的亮点回波结构.通过分析不同情况下近似模型的回波构成,并与... 利用几何声线法分离了目标壳体高频亮点回波结构的精确解,结合波动理论建立了水下敷粘弹性材料多层壳体的近似模型,即通过等效的2层单层壳体的组合近似多层壳体,并推导了模型的亮点回波结构.通过分析不同情况下近似模型的回波构成,并与精确解相对比,验证了近似模型的可行性,也给出了目标回波构成与材料、频率之间的关系,以及壳体各部分在回波中的作用.分析结果表明,当损耗因子较大或频率较高时,反射回波的主要成分是吸声材料与环境介质间的回波,这为水中小目标的隐身设计提供了基础.最后,以聚脲为吸声材料验证文中结论的正确性. 展开更多

关键词 亮点模型 高频 回波结构 波动方法 吸声材料

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基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法

15

作者 关震宇 李杰 牛三库 《鱼雷技术》 2013年第6期454-459,共6页

考虑工作在近场区的水中兵器声探测系统目标特性建模的需求,提出了一种基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法。本方法首先对目标物进行面元划分,使得每一个面元相对于换能器均工作在远场区,之后通过换能器的指向性确定目标物属... 考虑工作在近场区的水中兵器声探测系统目标特性建模的需求,提出了一种基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法。本方法首先对目标物进行面元划分,使得每一个面元相对于换能器均工作在远场区,之后通过换能器的指向性确定目标物属于亮区的面元,最后应用亮点法对于每个面元的回波进行预测并叠加,最终获得水下近场目标物的回波信息。本文通过对椭球目标物进行建模,且模拟了其在侧弦90°入射和侧弦30°入射2种情况的回波,并与真实情况下回波信号进行对比,结果显示,采用该方法所建的模型在近场情况下可有效模拟回波的幅值、时延和脉宽等信息,并对于回波波形具有一定的模拟精度。 展开更多

关键词 声探测 亮区-亮点模型 近场目标 回波预测

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水下目标回波与混响的分数阶Fourier域盲分离 被引量：1

16

作者 李秀坤 杨阳 杨梅 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期786-791,共6页

海底混响是水下掩埋目标探测的主要干扰,而掩埋层对声波的吸收导致声散射回波信号微弱。针对强干扰下的弱信号分离的问题,研究了目标声散射回波与混响在最佳分数阶Fourier变换域中的能量聚集性差异,提出了目标回波与混响的分数阶Fourie... 海底混响是水下掩埋目标探测的主要干扰,而掩埋层对声波的吸收导致声散射回波信号微弱。针对强干扰下的弱信号分离的问题,研究了目标声散射回波与混响在最佳分数阶Fourier变换域中的能量聚集性差异,提出了目标回波与混响的分数阶Fourier域盲分离方法。推导了目标几何声散射成分与混响在最佳分数阶Fourier域的能量分布特性,通过在最佳分数阶Fourier域构建广义相关矩阵构建目标函数,分离出目标回波声散射信号。仿真与数据处理结果表明:分数阶Fourier域盲分离算法分离出了目标声散射信号,提高了目标回波信号的信混比;与时频域盲分离算法相比,避免了在时频面上对目标自项时频点的选取,低信混比下分离效果好。 展开更多

关键词 目标声散射回波 混响 亮点模型 分数阶FOURIER变换 盲分离 信混比

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复杂海洋环境下运动目标回波信号建模及仿真

17

作者 赵显文 陈洲 +3 位作者 王正伟 刘志刚 胡鹏鹏 王梦馨 《移动通信》 2022年第7期82-87,共6页

面向现代海战场智能化、无人化、网络化的发展趋势,UUV承担着重要任务和使命。由于UUV工作环境复杂、干扰因素较多,传统回波信号仿真中自由场假设将不再适用。针对UUV等高动态目标实时探测问题,探讨了复杂海洋环境下的目标回波建模方法... 面向现代海战场智能化、无人化、网络化的发展趋势,UUV承担着重要任务和使命。由于UUV工作环境复杂、干扰因素较多,传统回波信号仿真中自由场假设将不再适用。针对UUV等高动态目标实时探测问题,探讨了复杂海洋环境下的目标回波建模方法,从信号级的角度对浅海多基地声纳主动探测接收信号进行计算机仿真,建立了要素完备、高效可靠的回波模拟信号,模拟了包括环境噪声、海洋混响、信道多途、目标亮点模型、多普勒效应等多个影响因素,可避免数值积分方法无法实时预报的缺点和传统自由场假设无法刻画复杂海洋环境的缺点,为复杂海战场下UUV的远距离探测提供一定的参考。 展开更多

关键词 UUV 海洋混响 亮点模型 回波信号

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