基于光纤DAS阵列的非均匀噪声鲁棒水下目标检测
信号处理
2025-12-15 v1 音频与语音处理
摘要
水下目标的检测严重受海洋环境噪声非均匀空间特性的影响。此外，自然和人为声源的存在，包括航运交通、海洋生物和地质活动，进一步复杂化了水下声场。应对这些挑战需要先进的水下传感器和鲁棒的信号处理技术。本文提出了一种新颖的方法，将光纤分布式声学传感（DAS）系统与宽带广义稀疏协方差拟合框架相结合，用于水下目标方向感知，特别关注对非均匀噪声的鲁棒性。DAS系统采用了一种新开发的螺旋敏化光缆，与传统潜艇电缆相比显著提高了灵敏度。这种创新设计使系统能够更精确地捕获声信号。值得注意的是，螺旋缠绕敏化电缆的灵敏度在驻波管内测得约为-145.69 dB re: 1 rad / (μPa·m)。通过仿真，我们在不同噪声水平和目标配置下评估了算法性能，始终揭示出比传统波束形成技术和其他稀疏方法更高的准确性和更低的背景噪声。在受控水池实验中，DAS系统与标准水听器采集的波形之间的相关系数达到0.973，表明信号捕获具有高保真度。
引用
@article{arxiv.2512.11231,
title = {Robust Detection of Underwater Target Against Non-Uniform Noise With Optical Fiber DAS Array},
author = {Siyuan Cang and Cong Liu and Xueli Sheng and Xiaoming Cui and Chao Li and Changxin Fa and Jiantong Chen and Chaoran Yang and Huayong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.11231},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 29 figures. The IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement has accepted this research for publication, and it is currently accessible in its early access version