基于圆柱壳体结构振动特性分析的水下目标特征提取方法

摘要

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。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究情况

1．3 研究的主要方向和内容安排

第二章 水下圆柱壳体结构振动与声辐射基础理论

2．1 引言

2．2 单层圆柱壳体被激振动与声辐射的模态叠加模型

2．3 周期环肋和舱壁加强的圆柱壳体结构振动与声辐射

2．3．1 环肋对壳体的作用

2．3．2 舱壁对壳体的作用

2．3．3 带环肋、舱壁结构的圆柱壳体振动和声辐射仿真

2．4 模型对比及验证

2．5 研究小结

第三章 圆柱壳体声辐射信号特征分析与识别

3．1 引言

3．2 圆柱壳体尺度大小对声辐射信号的影响

3．2．1 圆柱壳体长度特征对声辐射的影响

3．2．2 圆柱壳体宽度(半径)特征对声辐射影响

3．3 其它参数对圆柱壳体声辐射信号影响

3．3．1 圆柱壳体厚度特征对声辐射的影响

3．3．2 观测角度对于声辐射信号的影响

3．3．3 圆柱壳体所处介质不同对于声辐射信号的影响

3．3．4 圆柱壳体材料对声辐射信号影响

3．4 基于低频强线谱提取的水下圆柱壳体目标尺度特征识别方法

3．4．1 理想状态下对目标进行尺度识别的方法

3．4．2 加入噪声情况下的圆柱壳体目标尺度识别

3．4．3 实际观测数据与模型仿真结果的对比

3．5 研究小结

第四章 水下激励对圆柱壳体声辐射信号影响

4．1 引言

4．2 螺旋桨空泡噪声对辐射信号影响

4．2．1 螺旋桨空泡噪声形成机理和一般特性

4．2．2 螺旋桨空泡噪声的数理模型

4．2．3 数值计算及结论

4．3 研究结果和结论

第五章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 研究展望

致谢

参考文献