基于高阶谱和循环谱的舰船噪声多源特征分离研究

舰船辐射噪声信号的特征提取技术因其在水下装备中具有重要的应用价值,一直是国内外研究的热点和难点。本文根据舰船辐射噪声信号特征提取的研究现状、存在的主要问题以及工程实际应用的基本要求,应用现代信号处理技术,研究了舰船辐射噪声多种类型特征的提取方法,并对海上实测的舰船辐射噪声信号进行了特征提取,设计实现了用于特征提取的声引信数字平台,取得了有一定实用价值的结果。本文的主要研究内容和创新点如下: 1.基于高阶统计量理论,研究了舰船辐射噪声的双谱特征、1 1/2维谱的相位耦合特征和2 1/2维谱的相位耦合特性,提出了1 1/2维谱子带能量特征和2 1/2维谱的子带能量特征提取方法,分析了三类舰船辐射噪声的相位耦合特性,提取了子带能量的分布特征。 2.基于倒谱和倒双谱的基本理论,提出了舰船辐射噪声倒双谱的降维谱特征分析方法,对比研究了典型信号、舰船辐射噪声的功率倒谱与倒双谱的降维谱特性差异以及后者的优越性,提取了三类舰船辐射噪声倒双谱的降维谱特征。 3.基于循环平稳信号分析的基本理论,推导了几类典型信号的循环自相关和循环谱密度表达式,研究了单频信号与调幅信号的循环平稳特征,在此基础上提出了舰船辅机工作频率与推进系统工作频率的循环谱特征分析方法,提取了三类舰船辅机工作频率的特征和推进系统工作频率的特征。 4.设计并实现了基于高阶统计量简化算法的DSP系统硬件平台,对平台中的各主要模块的功能、工作原理、实现方法等进行了讨论并给出了相应的实验测试结果,采用TMS320C5000系列的汇编语言编写了高阶统计量简化算法的程序,在CCS环境下完成了调试,运行结果正确。