83、海洋与电子领域的信号处理技术突破

海洋与电子领域的信号处理技术突破

双 DSP 声纳浮标信号处理系统

系统背景与挑战

声纳浮标作为航空反潜设备，在探测潜艇方面发挥着重要作用。然而，其无线通信机制会引入无线电干扰，这给声纳信号处理系统带来了挑战。为了便于后续信号处理，需要从潜艇辐射噪声信号中识别出语音信号。同时，声纳浮标信号处理面临着高采样率、大量数据、复杂算法计算以及实时识别等难题。

识别算法

信号特征分析

潜艇辐射噪声主要包括机械振动噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声和空气噪声等，其中机械噪声和螺旋桨噪声是主要部分。在短时间内，潜艇航行状态变化小，辐射噪声频谱分布变化也小，相邻帧数据趋势变化不大。而语音数据中静音、无声和沉闷声音交替出现，每个音节的频谱分布差异较大，相邻帧数据趋势变化明显。因此，对语音信号进行频域分析更为重要。

具体算法步骤

1. 数据预处理 ：将真实数据分割成 1024 点的帧和 80 帧的数据块，对每帧进行 1024 点 FFT 变换，仅使用频域的前 512 点。然后每 4 帧求平均，得到 20 个平均帧。
2. 数据优化 ：对 20 个平均帧进行下采样，去除小的干扰突变。接着使用三次样条插值对下采样数据进行平滑处理，将插值后的数据视为原始数据的趋势数据，并进行归一化处理。
3. 相似度计算 ：使用皮尔逊相关系数计算相邻两帧趋势数据的相似度，得到 19 个相关系数，并计算其方差。
4. 信号判断