基於抹香鯨嘀嗒聲的主動聲吶偽裝隱蔽探測方法研究

《基於抹香鯨嘀嗒聲的主動聲吶偽裝隱蔽探測方法研究》是依託天津大學，由蔣佳佳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於抹香鯨嘀嗒聲的主動聲吶偽裝隱蔽探測方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔣佳佳
• 依託單位：天津大學

項目摘要

主動聲吶在水下目標探測、識別等國防任務中不可或缺，但相對被動聲吶，主動聲吶因向外發射聲波而易暴露自己，所以其隱蔽性至關重要。區別於傳統思路，本項目從仿生學角度研究基於抹香鯨嘀嗒聲的主動聲吶隱蔽探測新方法，在保證隱蔽性的同時，提高探測性能。首先，根據嘀嗒聲信號時、頻等特點，分析利用其構造聲吶信號波形的隱蔽性和可行性機理。然後，使用原始的嘀嗒聲構造聲吶信號波形、利用抹香鯨發聲規律產生髮射信號，以及模擬鯨群活動規律控制聲發射平台的運動軌跡，從而實現主動聲吶探測的隱蔽性。同時，提出數值分析優選方法實現聲吶信號波形構造；利用嘀嗒聲作為訓練序列並結合自適應技術實現時變水聲信道估計；發展抗混響聲吶信號波形最佳化設計和回波預處理方法，以及建立全局匹配濾波器模型並設計相應匹配濾波算法，實現回波信號精確處理；進而提高主動聲吶探測性能。研究成果可為利用鯨類嘀嗒聲的主動聲吶隱蔽探測系統實用化提供理論基礎和技術方法。

結題摘要

主動聲吶在水下目標探測、識別等國防任務中不可或缺，但相對被動聲吶，主動聲吶因向外發射聲波而易暴露自己，所以其隱蔽性至關重要。區別於傳統思路，本項目從仿生學角度研究基於抹香鯨嘀嗒聲的主動聲吶隱蔽探測新方法，在保證隱蔽性的同時，提高探測性能。 本項目主要研究內容如下： 1.抹香鯨嘀嗒聲特點及其發聲規律運用到主動聲吶探測過程的機理 2.利用抹香鯨嘀嗒聲的聲發射平台發聲建模 3.基於抹香鯨嘀嗒聲的回波信號處理模型、理論及方法 4.基於抹香鯨群發聲規律的聲脈衝串隱蔽性提升機制 本項目研究了基於抹香鯨嘀嗒聲的主動聲吶隱蔽探測新方法，搭建了基於抹香鯨嘀嗒聲的聲吶探測系統。本項目詳細分析了抹香鯨嘀嗒聲時域，頻域和時頻的特點，並從聲音的時域、頻域、時頻域明確了偽裝聲吶的隱蔽性機理，從聲音的聲源級大小、持續時間、時間間隔、指向性等方面分析偽裝聲吶的可行性機理；在此基礎上本項目研究了針對抹香鯨嘀嗒聲的聲音去噪方法及脈衝提取方法；進一步，本項目分析並統計了聲音脈衝的模糊函式特性；基於這些研究，本項目提出了基於抹香鯨嘀嗒聲的偽裝聲吶探測方法及其相關的信號處理算法；建立了利用抹香鯨嘀嗒聲進行主動聲吶隱蔽探測的基礎理論，實現了主動聲吶探測高效性和強隱蔽性的結合。 本項目執行期間共發表論文32篇，其中期刊論文29篇，會議論文3篇；其中SCI收錄24篇，EI收錄3篇，中文核心期刊4篇；共申請專利13項，其中發明專利申請11項，實用新型申請2項；共獲得專利授權11項，其中發明專利授權5項，實用新型授權6項；在各學術會議上發表報告5次，其中特邀報告3次，分組報告2次；獲得科研獎勵5次；培養博士5人，其中畢業2人，在讀3人；碩士7人，其中畢業5人，在讀2人。