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基于同步累积法的舰船尾流微弱信号检测方法研究

宗思光 段子科 张鑫 余扬 王柏雄

宗思光, 段子科, 张鑫, 余扬, 王柏雄. 基于同步累积法的舰船尾流微弱信号检测方法研究[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.3788/IRLA2022
引用本文: 宗思光, 段子科, 张鑫, 余扬, 王柏雄. 基于同步累积法的舰船尾流微弱信号检测方法研究[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.3788/IRLA2022
ZONG Si-guang, DUAN Zi-ke, ZHANG Xin, YU Yang, WANG Bai-xiong. Research on the detection method of ship wake weak signal based on synchronous accumulation method[J]. Chinese Optics. doi: 10.3788/IRLA2022
Citation: ZONG Si-guang, DUAN Zi-ke, ZHANG Xin, YU Yang, WANG Bai-xiong. Research on the detection method of ship wake weak signal based on synchronous accumulation method[J]. Chinese Optics. doi: 10.3788/IRLA2022

基于同步累积法的舰船尾流微弱信号检测方法研究

doi: 10.3788/IRLA2022
基金项目: 中文基金
详细信息
    作者简介:

    宗思光(1979—),男,河南开封人,博士, 2009年于海军工程大学获得工学博士学位,目前为海军工程大学电子工程学院副教授,主要从事信息对抗技术、光电对抗、水下激光探测、激光通信、激光致声等方面的研究。 E-mail:41119749@qq.com

    张 鑫(1998—),男,山东临沂人,硕士,2023年于海军工程大学获得工学硕士学位,目前为海军航空大学青岛校区助教,主要从事信息对抗技术、水下激光探测、光电对抗等方面的研究。E-mail:1714308601@qq.com

  • 中图分类号: TN249

Research on the detection method of ship wake weak signal based on synchronous accumulation method

Funds: Supported by
More Information
  • 摘要:
    目的 

    为适应复杂动态变化尾流气泡场环境,提高水下探测装置对舰船尾流微弱信号探测信噪比与检出率。

    方法 

    本文提出了一种基于同步累积法的舰船尾流微弱信号检测方法,利用周期信号的重复性与噪声的随机性,对连续多个周期信号做累积归一化处理,降低随机噪声对探测性能的干扰,提升了探测信噪比;建立了针对舰船尾流微弱信号多时间尺度检测能力评估模型,评估本方法在多参量耦合下的探测性能。

    结果 

    通过在室内水池、室外湖泊条件下开展大量模拟舰船尾流探测实验,验证了该方法适配稀疏微小的远场尾流气泡至高湍流扰动下的大尺度近场气泡检测,

    结论 

    可实现全时域舰船尾流跟踪检测,有效提升水下兵器打击能力,为舰船尾流激光探测识别工程实践提供支撑。

     

  • 图 1  实验系统图

    Figure 1.  Experimental system diagram

    图 2  实验装置图;(a)探测装置;(b)气泡发生装置

    Figure 2.  Experimental setup; (a) detection devices; (b) Bubble generator

    图 3  模拟探测尾流实验结果

    Figure 3.  Simulated detection wake experiment results

    图 4  不同累积周期数对应信号幅值以及整体信号变化趋势变化情况:(a)原始信号;(b)10周期累积信号;(c)30周期累积信号;(d)50周期累积信号

    Figure 4.  The variation of signal amplitude corresponding to the number of different superposition periods:(a)The original signal;(b)10-cycle cumulative signal;(c)30-cycle cumulative signal;(d)50-cycle cumulative signal;

    图 5  湖泊实验探测装置安装状态

    Figure 5.  Installation state of lake experimental detection equipment

    图 6  模拟探测尾流实验设置

    Figure 6.  Experimental setup of simulated detection wake

    图 7  湖泊条件激光回波信号幅值变化情况

    Figure 7.  Changes in amplitude of laser echo signal under lake conditions

    图 8  不同累积周期数对应信号幅值变化情况:(a)原始信号;(b)10周期累积信号;(c)50周期累积信号;(d)100周期累积信号;(e)500周期累积信号;(f)1000周期累积信号

    Figure 8.  The amplitude of the signal corresponding to the number of different superposition periods; (a) The original signal; (b) 10-cycle cumulative signal; (c) 50-cycle cumulative signal; (d) 100-cycle cumulative signal; (e) 500-cycle cumulative signal; (f) 1000-cycle cumulative signal

    表  1  评估模型处理结果

    Table  1.   Results of evaluation model processing

    累积
    周期数
    信噪比 信背比 检出率
    小气泡 大气泡 小气泡 大气泡 全探测过程
    原始 0.3182 14.0000 1.0493 3.1690 65.36%
    10 0.7905 34.2381 1.0549 3.3792 72.50%
    30 1.8034 57.8258 1.0743 3.3815 84.62%
    50 2.1925 75.6432 1.0655 3.2582 87.50%
    下载: 导出CSV

    表  2  评估模型处理结果

    Table  2.   Evaluation model processing results

    叠加周
    期数
    信噪比 信背比 检出率
    全过程
    2 min 4 min 6 min 8 min 2 min 4 min 6 min 8 min
    1 3.9828 6.0263 4.9828 1.7403 0.9240 0.9872 0.9049 1.0188 79.88%
    10 7.0033 8.1485 7.3742 5.9902 0.9348 0.9430 0.9266 0.9442 89.26%
    50 11.7589 12.5028 11.7459 6.0344 0.9147 0.9413 0.9238 0.9463 89.32%
    100 11.7314 18.4155 11.7865 7.6769 0.9242 0.9322 0.9208 0.9439 89.19%
    500 15.9158 19.0482 12.9746 12.0893 0.9288 0.9151 0.9321 0.9337 89.06%
    1000 15.9447 17.6144 11.6551 13.0707 0.9248 0.9168 0.9383 0.9351 88.97%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-17
  • 录用日期:  2024-03-27
  • 网络出版日期:  2024-04-13

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