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一种Alpha稳定分布噪声下的体积目标长度估计方法

王彬 侯越圣

王彬, 侯越圣. 一种Alpha稳定分布噪声下的体积目标长度估计方法[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(9): 2231-2238. doi: 10.11999/JEIT190327
引用本文: 王彬, 侯越圣. 一种Alpha稳定分布噪声下的体积目标长度估计方法[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(9): 2231-2238. doi: 10.11999/JEIT190327
Bin WANG, Yuesheng HOU. Estimation of Volume Target Length in Alpha Distribution Noise[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(9): 2231-2238. doi: 10.11999/JEIT190327
Citation: Bin WANG, Yuesheng HOU. Estimation of Volume Target Length in Alpha Distribution Noise[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(9): 2231-2238. doi: 10.11999/JEIT190327

一种Alpha稳定分布噪声下的体积目标长度估计方法

doi: 10.11999/JEIT190327
基金项目: 国家自然科学基金(61572518)
详细信息
    作者简介:

    王彬:女,1971年生,副教授,研究方向为信号分析与处理

    侯越圣:男,1995年生,硕士生,研究方向为信号分析与处理

    通讯作者:

    王彬 commutech@163.com

  • 中图分类号: TN911

Estimation of Volume Target Length in Alpha Distribution Noise

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61572518)
  • 摘要: 为了解决Alpha稳定分布噪声环境下运动舰船目标的长度估计问题,该文借鉴非线性变换抑制脉冲噪声以及多普勒目标运动特性估计思想,提出基于广义时频分析(G-TFA)和最小二乘估计的运动目标长度估计方法。该方法首先利用G-TFA获取Alpha稳定分布噪声环境下运动目标的多普勒频率,然后利用最小二乘方法估计出目标航速和不同位置的横正时刻,最后利用上述估计结果计算目标长度。以广义Winger-Ville分布(G-WVD)为例,从理论上推导了G-TFA在Alpha稳定分布噪声环境下具有提取目标多普勒特征的能力,并通过仿真实验验证了该算法在中低混合信噪比下的稳健性。与现有算法相比,该文所提算法不需要估计噪声特征指数,算法性能优于基于传统时频分析的估计方法。
  • 图  1  舰船目标与传感器位置关系

    图  2  多普勒频移曲线和不同横正时刻估计结果

    图  3  G-TFA处理流程图

    图  4  目标特征部位横正时刻和长度估计算法

    图  5  波形和时频分析结果

    图  6  不同特征指数下性能对比

    图  7  不同混合信噪比下性能对比

    图  8  实验场景示意图

    图  9  接收辐射噪声时域波形

    图  10  800 Hz线谱时频分析结果

    表  1  实验条件

    被测目标天和防务TH-B050R型AUV
    采集设备Ocean Sonics公司icListen HF智能水听器
    测试地点信息工程大学中心校区人工湖,测试区域水深1.5 m左右
    测试环境有雨并伴有4~5级风
    下载: 导出CSV

    表  2  最小二乘参数估计结果

    横正距离(m)横正时刻(s)速度(m/s)
    记录值1.5012.580.795
    估计值1.5612.520.748
    下载: 导出CSV

    表  3  横正距离50 m的识别结果

    目标类型识别类型
    错误
    1421004
    1123332
    06873
    下载: 导出CSV
  • 李余兴, 李亚安, 陈晓. 基于EEMD的舰船辐射噪声特征提取方法研究[J]. 振动与冲击, 2017, 36(5): 114–119. doi: 10.13465/j.cnki.jvs.2017.05.018

    LI Yuxing, LI Yaan, and CHEN Xiao. Ships’ radiated noise feature extraction based on EEMD[J]. Journal of Vibration and Shock, 2017, 36(5): 114–119. doi: 10.13465/j.cnki.jvs.2017.05.018
    YAN Jiaquan, SUN Haixin, CHEN Hailan, et al. Resonance-based time-frequency manifold for feature extraction of ship-radiated noise[J]. Sensors, 2018, 18(4): 936. doi: 10.3390/s18040936
    相敬林, 刘勋. 舰船做为体积声源的源强度谱纵向分布特性[J]. 探测与控制学报, 2002, 24(2): 5–9, 17. doi: 10.3969/j.issn.1008-1194.2002.02.002

    XIANG Jinglin and LIU Xun. The longitudinal distribution of source intensity spectrum of ship-radiated noise[J]. Journal of Detection &Control, 2002, 24(2): 5–9, 17. doi: 10.3969/j.issn.1008-1194.2002.02.002
    周有, 韩鹏, 相敬林. 舰船作为体积目标时噪声通过特性的仿真[J]. 探测与控制学报, 2005, 27(2): 61–64. doi: 10.3969/j.issn.1008-1194.2005.02.017

    ZHOU You, HAN Peng, and XIANG Jinglin. Simulation of radiated noise of the ship as a volume target[J]. Journal of Detection &Control, 2005, 27(2): 61–64. doi: 10.3969/j.issn.1008-1194.2005.02.017
    陈韶华, 李世智, 陈川. 子带通过特性分析用于体积目标识别的研究[C]. 中国声学学会2007年青年学术会议论文集(下), 武汉, 2007: 211–212.

    CHEN Shaohua, LI Shizhi, and CHEN Chuan. Volume target recognition with subband passage signature analysis[C]. China Acoustics Society 2007 Youth Conference, Wuhan, China, 2007: 211–212.
    刘勋, 相敬林, 张文军, 等. 自适应舰船被动跟踪与尺度估计的实验研究[J]. 兵工学报, 2002, 23(1): 54–58. doi: 10.3321/j.issn:1000-1093.2002.01.013

    LIU Xun, XIANG Jinglin, ZHANG Wenjun, et al. Experimental study on the adaptive passive tracking and size estimation of ships[J]. Acta Armamentarii, 2002, 23(1): 54–58. doi: 10.3321/j.issn:1000-1093.2002.01.013
    石杰, 相敬林, 陈韶华, 等. 七元非典型声强向量阵对舰船的被动定向和尺度估计[J]. 电子与信息学报, 2007, 29(6): 1483–1486.

    SHI Jie, XIANG Jinglin, CHEN Shaohua, et al. The bearing and size estimation of Volume target based on a vector sound intensity array[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2007, 29(6): 1483–1486.
    王笑. 目标舰船尺度特性估计算法研究[D]. [硕士论文], 中国舰船研究院, 2015.

    WANG Xiao. Research on the scale estimates algorithm of the Ship target characteristic[D]. [Master dissertation], China Ship Research and Development Academy, 2015.
    张揽月, 丁丹丹, 杨德森, 等. 阵元随机均匀分布球面阵列联合噪声源定位方法[J]. 物理学报, 2017, 66(1): 014303. doi: 10.7498/aps.66.014303

    ZHANG Lanyue, DING Dandan, YANG Desen, et al. Noise source identification by using near field acoustic holograpy and focused beamforming based on spherical microphone array with random unifrom distribution of elements[J]. Acta Physica Sinica, 2017, 66(1): 014303. doi: 10.7498/aps.66.014303
    俞孟萨, 庞业珍. 舰船辐射声场及声源特性测量方法研究综述[J]. 船舶力学, 2017, 21(1): 107–126. doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2017.01.013

    YU Mengsa and PANG Yezhen. A review of measurement methods of radiation acoustic field and acoustic source characteristics for ships[J]. Journal of Ship Mechanics, 2017, 21(1): 107–126. doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2017.01.013
    CHITRE M, POTTER J, and HENG O S. Underwater acoustic channel characterisation for medium-range shallow water communications[C]. OCEANS '04 MTS/IEEE TECHNO-OCEAN '04, Kobe, Japan, 2004: 40–45.
    张安清, 邱天爽, 章新华. α稳定分布的水声信号处理新方法[J]. 电子与信息学报, 2005, 27(8): 1201–1204.

    ZHANG Anqing, QIU Tianshuang, and ZHAND Xinhua. A new underwater acoustic signals processing approach to α-stable distribution[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2005, 27(8): 1201–1204.
    FERGUSON B G. Doppler effect for sound emitted by a moving airborne source and received by acoustic sensors located above and below the sea surface[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 1993, 94(6): 3244–3247. doi: 10.1121/1.407230
    XU Lingji and YANG Yixin. Parameter estimation of underwater moving sources by using matched Wigner transform[J]. Applied Acoustics, 2016, 101: 5–14. doi: 10.1016/j.apacoust.2015.07.020
    GRIFFITH D W, GONZALEZ J G, and ARCE G R. Robust time-frequency representations for signals in α-stable noise using fractional lower-order statistics[C]. 1997 IEEE Signal Processing Workshop on Higher-Order Statistics, Banff, Canada, 1997: 415–419.
    张俊林, 王彬, 汪洋, 等. 一种α稳定分布噪声下OFDM信号调制识别与参数估计算法[J]. 电子学报, 2018, 46(6): 1390–1396. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2018.06.017

    ZHANG Junlin, WANG Bin, WANG Yang, et al. An algorithm for recognition and parameters estimation of OFDM in alpha stable distribution noise[J]. Acta Electronica Sinica, 2018, 46(6): 1390–1396. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2018.06.017
    LI Qin, YUAN Bingchen, and MING Xing. Simulation technique of radiated noise from underwater target and its implement of simulator[C]. The 2nd International Conference on Power Electronics and Intelligent Transportation System, Shenzhen, China, 2009: 357–360.
    罗建, 赵亚磊, 黄仁可. 作为体积目标的舰船辐射噪声建模[J]. 数字海洋与水下攻防, 2018, 1(2): 38–42.

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-07
  • 修回日期:  2019-12-16
  • 网络出版日期:  2020-07-16
  • 刊出日期:  2020-09-27

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