Page 91 - 《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 87

3.2 辐射噪声强度和阵元数对估计性能的影响 阵元数为 21，测量频带内各频点的环境噪声
辐射噪声功率谱密度估计精度与接收信号的 PSD设为70 dB，辐射噪声的PSD在100∼150 dB内
信噪比和阵处理增益密切相关，而这两种因素又 变化，仿真结果如图 6 所示。其中，图 6(a) 和图 6(b)
分别受辐射噪声强度和阵元数的影响，所以本节 分别为阵增益和信道偏差的结果，其不随辐射噪声
分析辐射噪声强度和阵元数对估计性能的影响。 强度变化。图6(c)为辐射噪声功率谱密度估计均方
为了避免频率的影响，仿真信号采用中心频率为 根误差随辐射噪声强度变化的情况，可以看出，随着
750 Hz 的窄带信号，使用式 (12)、式 (13) 和式 (14) 辐射噪声PSD的提高，不同信道传输函数的估计误
分别计算阵增益、信道偏差和估计结果的均方根 差都有下降。而当辐射噪声PSD大于130 dB后，直
误差，其中均方根误差用 100 次独立仿真的结果 达波和多途的估计误差基本不变，此时引起估计误
计算。 差的主要因素为信道偏差，如图6(b)所示。

13.5 20
18
13.0
16
ᄰ᣺ฉ 14
AG/dB ܳ᤭η᥋ AG/dB 12 ᄰ᣺ฉ
12.5
ᄾࠄη᥋
10lgM
12.0
10 ܳ᤭η᥋
ᄾࠄη᥋
8
11.5 10lgM
6
11.0 4
100 110 120 130 140 150 0 20 40 60 80
PSD/dB ᫼Ћ஝
(a) ᆔᄹၭ (a) ᆔᄹၭ
0.05 0.3
ᄰ᣺ฉ
0 0.2 ܳ᤭η᥋
-0.05 ᄰ᣺ฉ ᄾࠄη᥋
ܳ᤭η᥋ 0.1
ᄾࠄη᥋
Error/dB -0.15 Error/dB -0.1 0
-0.10
-0.20
-0.2
-0.25
-0.30 -0.3
-0.4
100 110 120 130 140 150 0 20 40 60 80
PSD/dB ᫼Ћ஝
(b) ྐ֡ொҵ (b) ྐ֡ொҵ
4.5 3.5
4.0 ᄰ᣺ฉ 3.0 ᄰ᣺ฉ
3.5 ܳ᤭η᥋ ܳ᤭η᥋
ᄾࠄη᥋ 2.5 ᄾࠄη᥋
RMSE/dB 2.5 RMSE/dB 2.0
3.0
2.0
1.5 1.5
1.0
1.0
0.5
0 0.5
100 110 120 130 140 150 0 20 40 60 80
PSD/dB ᫼Ћ஝
(c) ܙ࠹नٚ۴༂ҵ (c) ܙ࠹नٚ۴༂ҵ

图 6 辐射噪声 PSD 对估计结果的影响 图 7 阵元数对估计结果的影响
Fig. 6 The influence of PSDs of radiated-noise on Fig. 7 The influence of the number of elements
the estimation results on the estimation results