瞬态噪声信号分析方法研究

摘要

随着水下减振降噪技术的不断发展和各国安静型潜艇的研究，各种稳态噪声的检测变得越来越难。瞬态噪声逐渐成为了各种安静型舰船和潜艇的最大暴露源。为了更准确的辨别敌方目标同时指导自身对瞬态噪声的消除，本文对瞬态信号的检测和高分辨分析做了研究。文中主要包含水下瞬态噪声建模、高分辨检测、高分辨谱分析和瞬态噪声参数提取四个部分的研究内容。 首先，根据瞬态信号的特点将信号分成冲击信号、脉动信号和状态改变信号三类，根据每种信号的时域和频域的特点对三种信号分别进行瞬态信号模型的建立。其次，本文利用自回归(auto-regressive，简称AR)模型的外推特性，提出了基于AR模型的瞬态信号检测方法，该方法通过对时域信号突变的检测，可以有效区分短时间内发生的多个瞬态信号，并且对能量较低的瞬态信号有很好的检测效果。再次，利用AR模型的高分辨特性，通过对数据进行加窗分段分析各时刻数据，并根据瞬态信号的特点结合α-β滤波对频谱进行平滑处理，得到瞬态信号的高分辨谱估计。最后，通过对瞬态信号的时域、频域和时频域特点的分析，给出了描述瞬态噪声的波形特点和频率特点的参数。 通过对水池试验和松花湖试验数据进行分析和讨论，验证了AR分析算法和AR高分辨检测算法的准确性和优越性。编写了瞬态噪声信号处理软件，实现瞬态信号快速、便捷分析。