基于高阶累积量的水声噪声检测与识别.PDF

第 卷第 期 兵 工 学 报 ! # -./ 0! +. 0 # 年 月 ! $ $ ! ! %’% %()%)*+’%(,, 123 0 !$$! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 基于高阶累积量的水声噪声检测与识别 周越 杨杰 胡英 （上海交通大学图像处理与模式识别研究所，上海， ） !$$$$ 摘要 本文基于高阶统计量理论研究了海洋环境噪声和船舶辐射噪声的高斯性，同时基于高阶累 ! 积量 研究了非高斯背景下非高斯信号的一种检测方法，并用于海洋环境噪声下检测船舶辐射噪声的 ! 方法研究中。另外研究了三类船舶辐射噪声双谱中对角切片和非对角切片特征，并将其作为表征船舶 辐射噪声的特征向量，经过一定的实船实验得到了较为满意的结果。 关键词 双谱检测；非高斯信号检测；模式识别 中图分类号 ’-4##05 对船舶辐射噪声的检测与识别的研究已经得到 了国内外学者的广泛关注。随着现代信号处理理论 的发展，对船舶噪声的研究越来越深入。有文献认 为，纯净的海洋环境噪声服从高斯分布；船舶辐射噪 声的连续谱成分近似服从高斯分布，而由周期运动 机械引起的另一部分船舶辐射噪声（线谱成分）不服 从高斯分布，主要集中在低频段，呈现出非高斯性。 但是在实际的实验中并非完全如此，下面基于三阶 累积量对水声信号的高斯性进行分析。另外，利用 船舶噪声的双谱和对角切片谱研究其特性已做了大 量的工作，但分类的效果依然不很理想。因为单独 利用对角切片，信息损失严重；而直接用双谱作为特 征信息，运算量太大，不易于采用。本文采用了多切 片的方法，使得在运算量允许的情况下尽可能地寻 图#0 # 在两个不同频段上的幅度分布情况 找更多信息，以便利于船舶噪声的分类。 1? 0 #0 # +.@2 A BC. DEE2F2AB EF2GH2A2I JKL@2 ! 基于高阶统计量的水声信号特性的检验 海洋环境噪声由于受到远处行船噪声和其它噪声源 在通常情况下，可以用信号的幅度分布粗略观 的干扰也呈现出非高斯性。这种方法只能做粗略地 察其是否是高斯的。图 （（ ）、（）海洋环境噪 分析，不可能定性又定量地刻画出信号的高斯性。 #6 # # 声；（）、（）船舶辐射噪声）给出了在相同样本长度 双谱检验是一种应用高阶统计量对观测信号的 $ % 下，海洋环境噪声与某一船舶辐射噪声在两个不同 高斯性进行定量、定性界定的好方法，因为高斯过程 频段上的幅度分布直方图，图 （）（）分析频段 的三阶累积量等于零，基于双谱的检测方法如图 #6 # $ 为 ，图 （）（）分析频段为 #6! 所示。 $ 7 8 69:; #6 # # % $ 7 =$$ ; 0 可以看出，不同频段上幅度分布是有一定差异的，船 在实际应用中常常用检验统计量 !! 来进行判 ［，］ 舶辐射噪声基本上不满足高斯分布的形式；而 # ! 断 ，其定义为 年 月收稿， 年 月定稿。 !$$$ #! !$$# 4