Page 89 - 《应用声学》2020年第1期

第 39 卷 第 1 期 蒋国庆等： 基于多途信道的舰船辐射噪声功率谱密度估计 85

示，其带宽为 50 ∼ 2000 Hz。信号连续谱的 PSD 在 与真实信道的阵增益基本相等，而直达波信道的阵
50 ∼ 200 Hz 内递增，在 200 Hz 以上递减，200 Hz 增益较低，且随频率波动较大。由信道偏差图看出，
的PSD约为105 dB；线谱频率为100 Hz、200 Hz和 在 50 ∼ 400 Hz 和 1400 ∼ 2000 Hz 频段内，直达波
300 Hz，其对应的 PSD 分别为 130.9 dB、127.4 dB 估计信道和多途估计信道的信道偏差随频率变化
和 117.5 dB。为便于结果分析，测量频带内环境噪 出现波动；在整个频段内，多途信道的信道偏差小于
声各频点的PSD设为70 dB。 直达波的信道偏差，且波动较小。由估计结果的均
基阵中心阵元接收信号如图 3(b) 所示，时域
方根误差可知，在白噪声环境中，使用多途信道估计
接收信号基本淹没于环境噪声中。受环境噪声影
的误差小于直达波估计的误差，接近真实信道传输
响，宽带信号的功率谱看不出随频率变化的特征，
函数估计误差。
300 Hz线谱也淹没于环境噪声中。

50
13.5
ࣨए/Pa 0 13.0 ᄰ᣺ฉ
12.5
ܳ᤭η᥋
-50 12.0 ᄾࠄη᥋
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 10lgM
௑ᫎ/s AG/dB 11.5
150 11.0
Ҫဋ៨ࠛए/dB 100 10.5

10.0
50
500 1000 1500 2000 9.5 500 1000 1500 2000
ᮠဋ/Hz
ᮠဋ/Hz
(a) ᫼ܙᄞ
(a) ܦູᣣ࠱٪ܦηՂ
4
0.5 ᄰ᣺ฉ
ࣨए/Pa 0 3 2 ܳ᤭η᥋
ᄾࠄη᥋
-0.5 Error/dB
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1
௑ᫎ/s 0
Ҫဋ៨ࠛए/dB 100 -1
150

1000
50 -2 500 ᮠဋ/Hz 1500 2000
500 1000 1500 2000
ᮠဋ/Hz (b) η᥋Ϡࣀ
(b) ۳᫼˗ॷ᫼ЋଌஆηՂ 3.0
图 3 信号时域波形和功率谱密度图 2.5
Fig. 3 The waveform and PSD of the signal 2.0
RMSE/dB
分别用直达波信道、多途信道和真实信道传输 1.5
函数估计辐射噪声的PSD。真实信道传输函数为仿 1.0
真基阵接收信号时所用的信道传输函数，将式 (5) 0.5 ᄰ᣺ฉ
ܳ᤭η᥋
估计的结果作为参照结果。图 4(a) 为高斯白噪声 ᄾࠄη᥋
0
500 1000 1500 2000
下采用不同信道传输函数时阵增益随频率变化的 ᮠဋ/Hz
结果，图 4(b) 为采用不同信道传输函数时信道偏 (c) ͥᝠکவಪឨࣀ
差随频率变化的情况，图 4(c) 为不同频率、PSD 为 图 4 白噪声下信号频率对估计结果的影响
110 dB 时的窄带信号 100 次独立估计结果的均方 Fig. 4 The influence of frequency on the estima-
根误差。由阵增益变化图可知，多途信道的阵增益 tion results with the white noise