Đánh giá hiệu quả và sai số ước lượng tần số bằng thuật toán tích lũy tương can phổ ứng dụng trong các hệ thống Sonar thụ động

Bài viết Đánh giá hiệu quả và sai số ước lượng tần số bằng thuật toán tích lũy tương can phổ ứng dụng trong các hệ thống Sonar thụ động trình bày cơ chế tạo tiếng ồn của chân vịt các mục tiêu biển và phân tích đặc điểm khi áp dụng thuật toán lũy tương can các thành phần phổ rời rạc (Coherent integration of lines spectrum - CIOLS) của tiếng ồn từ mục tiêu so với phương pháp xử lý truyền thống. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu các đặc tính phổ chân vịt của các mục tiêu, mẫu tín hiệu mô phỏng được xây dựng và sử dụng để phân tích hiệu quả của thuật toán này. Mời các bạn cùng tham khảo!

Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Đánh giá hiệu sai số ước lượng tần số thuật tốn tích lũy tương can phổ ứng dụng hệ thống sonar thụ động Nguyễn Thanh Chinh1*, Nguyễn Ngọc Đông1, Phạm Khắc Hoan1, Nguyễn Tiến Tài1 Khoa vô tuyến điện tử, Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, Hà Nội, Việt Nam *Email: Thanhchinh.nguyen.navy@lqdtu.edu.vn Tóm tắt - Bài báo trình bày chế tạo tiếng ồn chân vịt mục tiêu biển phân tích đặc điểm áp dụng thuật toán lũy tương can thành phần phổ rời rạc (Coherent integration of lines spectrum - CIOLS) tiếng ồn từ mục tiêu so với phương pháp xử lý truyền thống Trên sở kết nghiên cứu đặc tính phổ chân vịt mục tiêu, mẫu tín hiệu mơ xây dựng sử dụng để phân tích hiệu thuật tốn Kết mơ cho thấy, tỷ số tín/tạp (Signal-to-noise ratio SNR) xử lý tín hiệu CIOLS tăng lên đáng kể, đặc biệt tín hiệu xung dạng xung kim, đưa dự báo đáng tin cậy thành phần tuần hoàn tín hiệu Đồng thời, phụ thuộc sai số trung bình bình phương (Mean square error - MSE) vào SNR đầu vào xác định tần số tín hiệu xem xét, làm sở xác định khả làm việc thuật toán Từ khóa - Sonar, xử lý tín hiệu; tiếng ồn, thụ động; tích lũy tương can, phổ I ĐẶT VẤN ĐỀ Trong lĩnh vực sonar, nghiên cứu đặc trưng tiếng ồn đối tượng biển (các mục tiêu biển) cách xử lý tín hiệu tiếng ồn có ý nghĩa quan trọng toán phát hiện, đo đạc nhận dạng mục tiêu Các kỹ thuật xử lý tín hiệu sonar thường dựa mơ hình tốn đặc trưng trường âm sơ cấp mục tiêu [1-5] Dựa vào kết thống kê việc phát tàu ngầm chạy lượng hạt nhân (tàu ngầm hạt nhân) trình tuần tra đại dương, cho thấy: hầu hết (trên 80%) bị phát phát tiếng ồn; khoảng 10% trường hợp bị phát sonar chủ động; 10% trường hợp bị phát từ trường; trường hợp cịn lại bị phát theo vệt nước tàu trường vật lý khác [5] Một số công trình nghiên cứu thực theo hướng tích lũy thành phần phổ tính phổ cơng suất chéo tín hiệu thu [3, 5, 6], từ đưa định có hay khơng có mục tiêu Tuy nhiên, việc xử lý thành phần phổ công suất chéo tiếng ồn làm tăng đáng kể khối lượng thời gian tính tốn Hơn nữa, ràng buộc tần số lấy mẫu số mẫu đầu vào biến đổi Fourier nhanh (FFT) [7, 8] ảnh hưởng nhiều đến độ xác việc xác định thành phần tuần hồn tín hiệu sonar thu (tần số bản) Bài báo tập trung xem xét tiếng ồn mục tiêu biển có chân vịt (có chứa thành phần phổ hạ âm tuần hoàn), ước ISBN 978-604-80-7468-5 lượng tần số chân vịt Khi thực tích lũy SNR cải thiện đáng kể, mức độ cải thiện SNR phụ thuộc điều kiện tích lũy dạng tín hiệu tuần hồn chân vịt tạo Theo đó, phần II trình bày tiếng ồn tạo từ mục tiêu biển phương pháp tích lũy tương can thành phần phổ rời rạc; phần III trình bày số kết mơ thảo luận; cuối phần kết luận II TIẾNG ỒN TẠO RA TỪ CÁC MỤC TIÊU TRÊN BIỂN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍCH LŨY TƯƠNG CAN CÁC THÀNH PHẦN PHỔ RỜI RẠC A Những nguồn phát tiếng ồn mục tiêu biển Bất kỳ vật thể biển (ví dụ, tàu mặt nước, tàu ngầm, ngư lơi, ) di chuyển môi trường nước tạo trường âm (trường tiếng ồn) có xạ nguồn âm khác Tùy thuộc vào nguồn tạo tiếng ồn, phổ tiếng ồn rời rạc liên tục, nằm dải tần định, phổ hỗn hợp, bao gồm tổng thành phần phổ rời rạc phổ liên tục Tiếng ồn loại mục tiêu có đặc trưng riêng, thể đặc trưng phổ phát xạ, nhìn chung, phổ phát xạ mục tiêu biển chiếm dải tần rộng từ hạ âm đến siêu âm [2-6, 9, 10] Hình thể phổ điển hình tiếng ồn tàu ngầm tạo ra, gồm thành phần sau: vạch phổ rời rạc (do cánh chân vịt cấu máy móc phụ trợ), phổ liên tục tác động với dòng chất lỏng chuyển động xung quanh, [10] 423 Hình Phổ tiếng ồn tàu mặt nước phân tích dải hẹp Mơ hình tốn học tiếng ồn xác định [2, 4, 5]: Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) (1) S (nTs )  [1  a(nTs )]Gc (nTs )  Gl (nTs ) Trong đó: a(nTs ) : Hàm điều chế biên độ Gc (nTs ) : Phổ liên tục miền thời gian Gl (nTs ) : Phổ rời rạc miền thời gian Phân bố phổ tiếng ồn tạo mục tiêu biển không đồng toàn dải tần xác định nhiều yếu tố, yếu tố là: máy cấu máy chính, số lượng chủng loại cấu phụ trợ, cấu trúc cách thức di chuyển vật mang, tốc độ quay động cơ, tốc độ vật mang, điều kiện lan truyền sóng âm khu vực hoạt động [4] Vậy khó xác định xác chân dung phổ mục tiêu định điều kiện thu khác Tuy nhiên, ý đến thành phần phổ rời rạc dải hạ âm dải âm chân vịt gây Các thành phần tiếng ồn có tần số thấp có khả lan truyền xa mơi trường biển nên thuận lợi cho việc phát mục tiêu Trong tình tác chiến phức tạp điều kiện thủy văn không thuật lợi, việc phát mục tiêu ngầm nhiệm vụ tác chiến ưu tiên hàng đầu Dưới dây xem xét nguồn gốc đặc tính thành phần phổ giải pháp để phát chúng B Tiếng ồn từ chân vịt mục tiêu biển Chân vịt thành phần hầu hết mục tiêu biển Cấu tạo chân vịt bao gồm cánh quạt giống (có hình dạng khối lượng), gắn trục hình trụ hình nón cách Tiếng ồn ln tạo cánh quạt quay truyền xa môi trường nước Tiếng ồn cánh quạt tạo khác với tiếng ồn máy móc cấu khác chất cấu trúc Cánh quạt tác động với nước để tạo thành lực đẩy phía sau, làm cho vật thể chuyển động Do số lượng cánh quạt hữu hạn, nên vòng quay chân vịt, cánh quạt tạo phóng nén tuần hồn với chất lỏng chảy xung quanh (tạo thay đổi áp suất) Những thay đổi áp suất dẫn đến xuất sóng âm đó, tạo tiếng ồn chân vịt, phổ tiếng ồn chứa số thành phần rời rạc, tuần hoàn, tần số thành phần phổ bội số tần số xuất cánh chân vịt Các thành phần phổ rời rạc vùng thấp bội số tần số quay trục chân vịt fV tần số tích f L  fV NL (sau gọi tần số đặc trưng), với NL số lượng cánh chân vịt Các tần số thường xác định [4, 5]: (2) f kV  kfV ; f mL  m f L  m fV N L Trong đó: k- số thứ tự hài tần số quay trục; m - số thứ tự hài tần số xuất cánh chân vịt Theo kết thực nghiệm [2, 3, 5, 6], cường độ xạ lượng âm tần số đặc trưng phụ thuộc vào chất tốc độ dòng chảy xung quanh, tốc độ vật mang, hình dạng số cánh chân vịt Tuy nhiên, giá trị tổng lượng thành phần phổ phản ánh xuất mục tiêu có chân vịt hoạt động Phổ tiếng ồn chân vịt có băng thơng rộng, bao gồm phổ liên tục phổ rời rạc ISBN 978-604-80-7468-5 Phổ rời rạc chân vịt có giá trị lớn phổ tiếng ồn máy móc, cấu khác tạo C Cơ sở vật lý phương pháp ước lượng tần số chân vịt cách tích lũy tương can thành phần phổ sonar thụ động 1) Mơ hình sonar thụ động Xem xét phương trình sonar thụ động có cấu trúc Hình [1, 4, 9]: (3) SL  NL  TL  GS  GT  DT Trong đó: SL: Mức nguồn tiếng ồn tạo mục tiêu (tính cự ly m so với nguồn) TL: Suy hao trình lan truyền NL: Mức tiếng ồn môi trường xung quanh GS: Hệ số khuếch đại xử lý theo không gian hệ thống sonar GT: Hệ số khuếch đại xử lý theo thời gian hệ thống sonar DT: Ngưỡng phát hệ thống sonar Hình Mơ hình sonar thụ động SNR đầu vào đầu xác định tương ứng là: (SNR)in  SL  TL  NL, dB (4) (5) (SNR)  SL  TL  NL  GS  GT , dB out Phương trình thể cự ly cực đại sonar thụ động, nghĩa hệ thống sonar bắt đầu xử lý với đánh giá có mục tiêu (SNR)out với ngưỡng phát Trong thực tế, DT phương trình sonar số khó xác định xác Đối với tuyến phát phương pháp hiển thị, thường chọn DT  dB ; tuyến phát âm thanh, DT phụ thuộc nhiều vào trình độ kỹ trắc thủ Vì vậy, chất lượng hệ thống phát đánh giá khả làm tăng (SNR)out Nói cách khác, khả làm tăng GS GT hai hệ thống Để tăng GS, người ta sử dụng hệ thống ăng ten mảng với cấu trúc quy mô khác nhau, không đề cập viết Ở đây, xem xét khả cải thiện GT phương pháp biến đổi xử lý tín hiệu miền tần số đánh giá hiệu phương pháp phát truyền thống thuật tốn tích lũy tương can thành phần phổ rời rạc Từ cho thấy ưu điểm thuật tốn 424 2) Mơ hình tín hiệu Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Tiếng ồn chân vịt có biểu diễn tốn học theo (1) có chứa thành phần tuần hồn (như phân tích trên) nên tách sóng biên độ, đường bao thành phần chuỗi xung thị tần tuần hồn, biểu diễn sau:  U us  t   E0 k  t   k  1 Tr  (6) Trong đó: E0 – biên độ xung thị tần, V; Tr – Chu kỳ lặp chuỗi xung; U (t ) – Quy luật điều chế biên độ đơn xung Nếu xét tín hiệu rời rạc khoảng thời gian Tob tần số gian Tob Fs Áp dụng FFT tín hiệu, thu chuỗi phức biểu diễn tín hiệu miền tần số, gọi phổ biên độ pha, G(n) 3) Phương pháp xử lý truyền thống Trong miền thời gian, nhiễu xuất ngẫu nhiên tất thời điểm quan sát, cường độ quy luật phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong đó, số thời điểm định, tín hiệu xuất nhiễu ngẫu nhiên Việc phân tách xử lý trực tiếp tín hiệu miền thời gian gặp phải khó khăn định, (SNR)in nhỏ Vì thế, hệ thống sonar thường chuyển đổi tín hiệu sang miền tần số để phân tích thành phần phổ tín hiệu Sau đó, hệ thống áp dụng thuật tốn phát cụ thể để định có hay khơng có mục tiêu Vấn đề sau chuyển sang miền tần số, (SNR)out cải thiện đáng kể thuận tiện cho thực thuật toán phát Với mơ hình tín hiệu xây dựng theo (6), sau thực FFT, số lượng vạch phổ thu N  Tob / Ts (N số điểm FFT), có chứa L vạch phổ tín hiệu có ích vạch lại nhiễu Các giá trị ( SNR)out xác định sau: Ở đầu hydrophone, giá trị SNR tính (chuyển đổi tương đương từ miền thời gian sang miền tần số):  L.2  s  , dB ( SNR)out _ hyd    10 log  (7)  N 2    Trong đó: L  s2  s l 1   02  L  G(k )   G (l ) k 1 l 1 N L N 1 G (k )   x(n).e  L. ( SNR)out _ FFT  10 log   L.  H số lượng vạch phổ cho tần số f h chúng thỏa mãn f h   f  f max  , tần số này, L giá trị phổ liên quan đến tần số f h , với f  h, l   l f h , l  1, L (giá trị f h   f  f max  chọn khoảng tần số dự kiến chứa tần số fV chân vịt) Do tín hiệu thu ngẫu nhiên nên thời gian giữ chậm t z giá trị ngẫu nhiên Theo tính chất dịch vịng biến đổi Furier, xem xét bù pha cho thành phần phổ quan tâm để khôi phục chúng giá trị tham chiếu (khi chúng chưa bị giữ chậm), t z thuộc khoảng [0  T ] , dẫn đến pha thành phần phổ G(h, l ), l   L, giá trị ngẫu nhiên   2f h tz l , thay đổi khoảng [00  3600 ] , chia thành m.360o M Cơ sở thuật tốn CIOLS là: tìm tổng tương can thành phần phổ tiếng ồn, tính bình phương M giá trị, lúc   tổng tìm giá trị cực đại ISBN 978-604-80-7468-5   _ SN ( h, m )  , ứng với max thành phần phổ thứ G(h, l ), l   L dải chọn kênh pha thứ m SNR đầu CIOLS tính sau [5]:   (h, m)   02_ CI    _ SN  max ( SNR)CI _ out  10.log    _ CI   (10)   - cơng suất trung bình    L   10 log      10 log      N   0 (9) thành phần phổ G(h, l ), l   L, h   H để xử lý Trong đó, s s  G (k ) e j ( k ) Nếu chuỗi x(n) chuỗi xung tuần hồn phổ pha  (k ) phụ thuộc tuyến tính vào thời gian trễ xung ban đầu so với gốc thời gian Trong chuỗi phổ phức G  n  , n  0, N  chọn nhiễu Sau FFT, phổ có ích xuất số giá trị tần số mẫu định (L vạch), nên xét giá trị tần số Do xem xét L vạch phổ, có chứa tín hiệu có ích, lúc SNR sau xử lý FFT tính theo biểu thức: s 2 k n N   - cơng suất trung bình tín hiệu L N  02  4) Thuật tốn tích lũy tương can phổ tín hiệu Chuỗi tín hiệu rời rạc x(n) thực biến đổi Fourier rời rạc tạo chuỗi G(k) có dạng: n 0 lấy mẫu Fs độ dài chuỗi tín hiệu miền thời   G (l ) L Do L  N nên 10 log    nên việc xử lý FFT làm N tăng SNR lên (8) 425  L.  s  , dB  10.log   2    Trong đó, cơng suất trung bình nhiễu: N  02_ CI   02  L  G(k )   G (l ) k 1 l 1 N L Biểu thức (10) viết thành: s (11) Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022)  L.  s  ( SNR)CI _ out  10.log   2    (12)   s   10.log( L)  10.log     0 Độ lợi sử dụng CIOLS so với phương pháp truyền thống sử dụng FFT: (SNR)CI  (SNR)CI _ out  (SNR)out _ FFT  10.log( L) (13) Như vậy, so với phương pháp tích lũy truyền thống, CIOLS tăng đáng kể SNR liệu đầu sau xử lý, đạt đến 10log( L) Số lượng thành phần phổ L chọn tùy thuộc vào tỷ số chu kỳ lặp chuỗi xung độ rỗng xung ( Tr / T0 ) hình dạng xung Trong phần sau, mơ dạng tín hiệu khác minh họa hiệu thuật toán III MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN A Số liệu đầu vào Xung chữ nhật có biên độ V, độ rộng T0 , chu kỳ lặp Tr , trễ so với thời điểm đầu t z Xung tam giác có biên độ V mơ dạng xung hẹp có biểu diễn tốn học là:  T0 T0 t2 exp(10 ), t z  kTr   t  t z  kTr  2 T0  us (t )   0, t  kT  T0  t  t  (k  1)T  T0 r z r  z 2 B Phương pháp, cơng cụ mơ - Tính sai số trung bình bình phương (MSE) tần số phát với 5.000 lần tính tốn; - Tính SNR phương pháp xử lý sử dụng FFT truyền thống SNR phương pháp tích lũy tương can thành phần phổ rời rạc - Sử dụng phần mềm Matlab phiên R2021a C Kết thảo luận 1) Mơ dạng tín hiệu áp dụng thuật tốn Nhóm nghiên cứu xem xét tốn mơ hình xung thị tần: xung chữ nhật xung tam giác Các thông số đầu vào gồm: số điểm FFT, N  217 ; tần số lấy mẫu: Fs  1000 Hz ; biên độ xung: 1V; tần số lặp xung Fr  7,80 Hz ; độ rộng xung T0  10%.Tr ; độ trễ so với thời điểm đầu tz  0.3Tr ; số lượng thành phần phổ tích lũy: L = Các tín hiệu chịu tác động nhiễu cộng tính phân bố Gauss Đặc tính tín hiệu khảo sát áp dụng CIOLS với giá trị SNR  10 dB thể Hình 3, kết tính SNR đầu thể bảng I, phụ thuộc MSE vào SNR đầu vào thể Hình 3a) Xung chữ nhật 3b) Xung tam giác Hình Dạng tín hiệu, phổ tín hiệu ( SNR  10 dB ) kết xử lý (L=8) ISBN 978-604-80-7468-5 (14) 426 Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) BẢNG I KẾT QUẢ TÍNH TỐN SNR ĐẦU RA ĐỐI VỚI CÁC DẠNG XUNG Xung Xung tam giác chữ nhật (SNR)in (SNR)out _ FFT ( SNR )out _ CI SNR (SNR)out _ FFT ( SNR )out _ CI SNR -20 18,1 -18 18,8 -16 21,1 -14 23,4 -12 25,3 -10 27,3 -8 29,5 -6 31,5 -4 33,8 -2 36,0 38,3 40,9 44,8 26,3 8,2 12,9 28,3 9,5 15,0 30,0 9,0 18,2 31,5 8,1 19,2 33,8 8,5 21,0 35,8 8,5 22,5 37,6 8,2 25,0 39,8 8,3 26,7 42,1 8,4 28,5 44,4 8,4 29,9 46,5 8,2 31,5 49,2 8,3 32,7 53,0 8,3 33,8 22,0 9,1 24,1 9,2 26,2 8,0 27,0 7,8 28,5 7,5 30,0 7,6 32,6 7,6 33,8 7,2 35,8 7,2 37,4 7,5 38,7 7,2 39,9 7,2 40,9 7,1 Hình Khảo sát MSE dạng tín hiệu (xung chữ nhật xung tam giác) Trên hình 3, nửa bên trái (hình 3a) kết khảo sát xung chữ nhật nửa bên phải (hình 3b) kết khảo sát xung tam giác Khi có tác động nhiễu, khó phân biệt tín hiệu nhiễu ta quan sát miền thời gian Do nhiễu có tính ngẫu nhiên, nên nhiều thời điểm, giá trị nhiễu lớn nhiều so với giá trị tín hiệu, nhiễu che lấp tín hiệu có ích Khi áp dụng thuật tốn FFT cho tín hiệu tính mật độ phổ cơng suất, thấy rõ vạch phổ tín hiệu có ích tần số số nguyên lần tần số lặp lại tín hiệu (7,80 Hz, 15,60 Hz, 23,40 Hz, ) Xung chữ nhật xuất vạch phổ (kể vạch 0) xung tam giác xuất nhiều vạch phổ đáng kể Việc xuất nhiều vạch phổ chuỗi xung tam giác đỉnh xung nhọn (rất hẹp) làm cho xung gần giống với xung kim, độ tản mát phổ nhiều Khi áp dụng CIOLS, hiệu với chuỗi xung chữ nhật tốt so với chuỗi xung tam giác (thể biểu đồ hình 3) Mặc dù có khác hiệu quả, thấy rõ ưu điểm CIOLS so với FFT thông ISBN 978-604-80-7468-5 thường Ưu điểm thể ở: thứ xác định tần số lặp lại (tần số gốc) Thứ hai, đỉnh lượng lớn hẳn so với đỉnh cực đại sử dụng FFT Việc tính tốn (SNR)out thực Trong đó, bảng I thể giá trị (SNR)in , (SNR)out độ chênh lệch (SNR) giá trị Bảng I xem xét với giá trị (SNR)in [20, 4] dB (SNR)in  20 dB thuật tốn CIOLS khơng cho kết xác (xem xét kết khảo sát MSE Hình 4), cịn với giá trị (SNR)in  dB , việc xử lý tín hiệu thực thuận lợi với thuật toán thơng thường, chúng khơng đề cập Với xung chữ nhật, CIOLS làm việc hiệu phương pháp thông thường với lượng chênh lệch SNR khoảng dB Còn xung tam giác, CIOLS làm việc hiệu phương pháp thông thường với lượng chênh lệch SNR khoảng dB Thêm vào đó, CIOLS làm việc tốt với xung chữ nhật, tạo 427 Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 Điện tử, Truyền thông Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) SNR out _ CI lớn dB so với xung tam giác Điều đáng TÀI LIỆU THAM KHẢO ý là: CIOLS làm việc tốt điều kiện có nhiễu mạnh tỉ lệ lượng tín hiệu có ích nhỏ (hệ số lấp đầy xung 10%) đặc tính đáng quan tâm thực xử lý tín hiệu Ở hình 4, MSE áp dụng CIOLS phát tần số tiếng ồn đầu vào thể hai loại tín hiệu khảo sát phần Phân tích đánh giá hiệu CIOLS phần [1] Ainsle, M.A., Principles of Sonar Performance Modeling 2010: Springer [2] Qin, L., Simulation Technique of Radiated Noise from Underwater Target and Its Implement of Simulator 2009, 2nd International Conference on Power Electronics and Intelligent Transportation System [3] Wei Guo, S.P., Junyuan Guo, et al,, Passive Detection of Ship-Radiated Acoustic Signal Using Coherent Integration of Cross-Power Spectrum with Doppler and Time Delay Compensations Sensors (Basel), 2020 [4] Болгов, В.М., Акустические шумы и помехи на судах, ed В М Болгов and В.Е.Я.Л Д Д Плахов 1984: Судостроение 192 [5] Донг, Н.Н., Пассивная гидролокация движущихся морских объектов на основе когерентного накопление спекральных составляющих сигнала Диссертация кандидата технических наук: 01.04.10/Д Н Нгуен;науч рук С Р Гейстер - Минск:БГУИР, 2018 [6] Zheng, E., et al., Line spectrum detection algorithm based on the phase feature of target radiated noise Journal of Systems Engineering and Electronics, 2016 27(1): p 72-80 [7] Cường, D.T., Xử lý tín hiệu số 2003: Học viện Kỹ thuật quân [8] Hayes, M.H., Statistical digital signal processing and modeling 1996: John Wiley & Sons [9] Li, Q., Digital Sonar Design in Underwater Acoustics Principles and Applications 1995: Springer [10] Tráng, Đ.C., Nghiên cứu nâng cao độ xác định vị thiết bị sonar thụ động tàu, in Viện KH&CNQS 2018, Viện KH&CNQS 2) Đánh giá sai số ước lượng tần số sử dụng thuật toán CIOLS Việc xem xét ảnh hưởng SNR đầu vào đến CIOLS cách thực 5.000 phép thử, tính tốn sai số trung bình bình phương (Mean Square Error -MSE) ước lượng tần số giá trị SNR   30 10 dB , bước thay đổi 1dB Đối với xung chữ nhật, MSE giá trị SNR  21 dB , đó, xung tam giác, giá trị đạt SNR  10 dB Như vậy, theo [1], miền thời gian yêu cầu SNR  dB để hệ thống làm việc hiệu chuyển đổi tín hiệu sang miền tần số, CIOLS ước lượng tần số tín hiệu tin cậy đến giá trị với xung chữ nhật (SNR)in  21dB đối (SNR)in  10dB xung tam giác Thêm vào đó, tiếng ồn chân vịt mục tiêu biển chứa tín hiệu có chu kỳ, thế, xem xét áp dụng CIOLS vào hệ thống xử lý tín hiệu sonar vấn đề quan trọng nên quan tâm mức IV KẾT LUẬN Trên sở phân tích lý thuyết minh họa mô phỏng, cho thấy áp dụng CIOLS với tiếng ồn chân vịt mục tiêu biển giải pháp hiệu xử lý tín hiệu sonar Bản chất thuật tốn xử lý tín hiệu dải rộng khơng q phức tạp mặt tính toán, nên áp dụng CIOLS rút ngắn thời gian đưa định việc có mục tiêu khu vực quan sát hay khơng, chí cần sử dụng hydrophone đơn, vơ hướng Bên cạnh đó, giải pháp làm tăng SNR lên đáng kể so với phương pháp xử lý truyền thống hướng nghiên cứu tiềm cải thiện chất lượng phát mục tiêu biển, điều kiện có nhiễu mạnh thủy văn phức tạp./ ISBN 978-604-80-7468-5 428 ... chân vịt có giá trị lớn phổ tiếng ồn máy móc, cấu khác tạo C Cơ sở vật lý phương pháp ước lượng tần số chân vịt cách tích lũy tương can thành phần phổ sonar thụ động 1) Mơ hình sonar thụ động Xem... quanh GS: Hệ số khuếch đại xử lý theo không gian hệ thống sonar GT: Hệ số khuếch đại xử lý theo thời gian hệ thống sonar DT: Ngưỡng phát hệ thống sonar Hình Mơ hình sonar thụ động SNR đầu vào đầu... vịt, phổ tiếng ồn chứa số thành phần rời rạc, tuần hồn, tần số thành phần phổ bội số tần số xuất cánh chân vịt Các thành phần phổ rời rạc vùng thấp bội số tần số quay trục chân vịt fV tần số tích