检索结果-内蒙古大学图书馆

声学学报 2025年第3期50卷 655-664页

作者：季桂花任云吴清天张振洲梁恒姜子衿中国科学院声学研究所南海研究站海口570105 中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室北京100190 哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001

深海影区声场的水平纵向相关性迅速减弱,导致水平阵列在此区域的探测性能受到极大限制。为此,基于距离–频率干涉结构对深海影区中不同纵向间隔的声场进行频移补偿,以提高影区声场的水平纵向相关性。首先基于某次深海实验的水文环境,对... 详细信息

深海影区声场的水平纵向相关性迅速减弱,导致水平阵列在此区域的探测性能受到极大限制。为此,基于距离–频率干涉结构对深海影区中不同纵向间隔的声场进行频移补偿,以提高影区声场的水平纵向相关性。首先基于某次深海实验的水文环境,对深海影区内的距离–频率干涉结构和水平纵向相关进行了仿真分析,采用等效波导不变量对水平阵列不同纵向间隔处的接收声场进行频移补偿,提高了影区声场的水平纵向相关性。然后分析了深海实验中第一影区3个深度和2个距离处接收声场的水平纵向相关性。数据处理结果显示,频移补偿后的声场水平纵向相关长度较频移补偿前提高大约4~11倍。以上结果表明,利用距离–频率干涉结构对深海影区内的水声阵列接收声场进行频移补偿,可有效提高影区声场的水平纵向相关性。

关键词：深海影区水平纵向相关距离–频率干涉结构频移补偿

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深海声学及水下声源定位研究进展

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声学学报 2025年第3期50卷 551-570页

作者：吴双林秦继兴戚聿波李整林中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中山大学海洋工程与技术学院珠海519000

从近岸向远洋、从浅水向深海扩展是新时代海洋科学发展的新趋势,海洋声学的研究也逐步由浅入深,走向深海大洋。特别是近年来,随着深海声学实验设备和技术的发展,获得了大量的深海实验数据,推动深海声学基础理论方面取得了一系列研究进展... 详细信息

从近岸向远洋、从浅水向深海扩展是新时代海洋科学发展的新趋势,海洋声学的研究也逐步由浅入深,走向深海大洋。特别是近年来,随着深海声学实验设备和技术的发展,获得了大量的深海实验数据,推动深海声学基础理论方面取得了一系列研究进展,为水声装备的设计与研发奠定了基础。文章梳理了国内外的深海声学相关学术成果,从模型建立到规律认知,归纳了深海声传播、海洋环境噪声和深海混响的研究进展,并总结了当前主要的深海水下声源定位方法。最后,展望了深海声学及水下声源定位研究的发展趋势。

关键词：深海声学声传播环境噪声海洋混响声源定位

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超声换能器的超构透镜设计与制备

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应用声学 2025年第2期44卷 513-518页

作者：朱志强安志武李威辽宁工业大学锦州121001 中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室北京100190 天津大学天津300072

高强度聚焦超声是一种新型的体外无创治疗肿瘤技术。为实现超声的超近聚焦,现有的方法主要为超声聚焦透镜或超声相控阵。超声聚焦透镜多为凹面镜,其表面的非平面结构会加强空化效应,进而损害透镜,缩短其使用寿命,且非平面结构不利于换... 详细信息

高强度聚焦超声是一种新型的体外无创治疗肿瘤技术。为实现超声的超近聚焦,现有的方法主要为超声聚焦透镜或超声相控阵。超声聚焦透镜多为凹面镜,其表面的非平面结构会加强空化效应,进而损害透镜,缩短其使用寿命,且非平面结构不利于换能器表面与机体的耦合。超声相控阵为多阵元编程控制,存在阵元一致性差和栅瓣角度过小而进入目标范围等问题。为此,该文提出通过超构材料构建超声透镜(超构透镜),实现超声换能器的超近聚焦,即通过不同超构结构的相位延迟作用,实现不同位置处超声信号的相位调制,进而实现超近聚焦效果。该文利用上述方案设计制备了1MHz的超声换能器,并测得超构透镜的F数(聚焦深度与孔径之比)为2.5,与几何超声透镜相当。该文工作可为新型超声聚焦换能器的开发提供参考。

关键词：高强度聚焦超声超近聚焦超构材料超构透镜

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水声单载波通信中的块稀疏均衡器

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声学学报 2025年第2期50卷 511-524页

作者：佟文涛葛威殷敬伟韩笑林雨佳哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨 150001 教育部极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨 150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨 150001 哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨 150001 教育部极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨 150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨 150001 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190

水声通信中基于块处理的均衡器复杂度低但性能受限,为此提出了一种应用于水声单载波通信的块稀疏均衡器,进一步考虑了均衡器抽头的稀疏特性,在时不变假设下利用变分贝叶斯推断对稀疏均衡向量完成迭代估计.之后,为提高系统的稳健性,将模... 详细信息

水声通信中基于块处理的均衡器复杂度低但性能受限,为此提出了一种应用于水声单载波通信的块稀疏均衡器,进一步考虑了均衡器抽头的稀疏特性,在时不变假设下利用变分贝叶斯推断对稀疏均衡向量完成迭代估计.之后,为提高系统的稳健性,将模型推广至水声时变场景,推导了基于基扩展模型的块稀疏均衡器,将时变均衡矩阵的估计问题转化成时不变稀疏基系数向量的恢复问题,降低了求解难度.与经典的块均衡器相比,所提方法针对信道估计的逆问题,直接估计均衡系数向量,且进一步考虑了均衡器抽头的稀疏性.仿真与试验结果证明了该方法在稀疏信道下的有效性,以及在时变信道下的鲁棒性.

关键词：水声通信块稀疏均衡器变分贝叶斯推断基扩展模型

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结合有限新息率重构的水声宽带信号方位估计方法

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应用声学 2025年第2期44卷 423-433页

作者：明超牛海强李整林郭永刚甘维明中国科学院声学研究所南海研究站海口570105 中国科学院声学研究所声学与海洋信息全国重点实验室北京100190 中山大学海洋工程与技术学院珠海519000 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 陵水海洋信息海南省野外科学观测研究站陵水572423

基于压缩感知理论的稀疏重构方法容易受网格失配的影响,导致其性能下降。此外,这类方法的计算复杂度较高,难以满足实时应用的要求。相比之下,有限新息率(FRI)重构方法在解决网格失配问题和提升计算效率方面具有明显优势。实际的水声信... 详细信息

基于压缩感知理论的稀疏重构方法容易受网格失配的影响,导致其性能下降。此外,这类方法的计算复杂度较高,难以满足实时应用的要求。相比之下,有限新息率(FRI)重构方法在解决网格失配问题和提升计算效率方面具有明显优势。实际的水声信号通常是宽带信号,而现有的FRI重构方法多基于窄带信号的假设,未深入研究宽带信号的方位估计问题。针对这一问题,该文提出一种基于多项式比值模型的宽带信号FRI方位估计方法,该方法首先通过一种基于矩阵极分解的宽带聚焦算法,将所有频率的接收信号聚焦到同一个参考频率上,随后使用FRI方法对聚焦后的信号进行方位估计。与传统基于相干信号子空间的方位估计方法相比,该方法无需预先估计目标方位,数值仿真和实验结果表明,该方法可以实现高效率且相对准确的方位估计。

关键词：到达方向估计宽带信号有限新息率

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沉底式矢量水听器阵辐射噪声测量系统

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应用声学 2025年第1期44卷 182-190页

作者：胡园李天星曹建国郭龙祥哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 中国科学院声学研究所水下环境信息感知实验室北京100190

矢量水听器可以同步共点测量声场的声压和振速的各正交分量,具有与频率无关的偶极子指向性,有益于小尺度矢量水听器阵获取较高空间增益和测量目标低频段低辐射噪声。该文依据安静型水下航行器低频段辐射噪声测量的需求,进行了矢量阵测... 详细信息

矢量水听器可以同步共点测量声场的声压和振速的各正交分量,具有与频率无关的偶极子指向性,有益于小尺度矢量水听器阵获取较高空间增益和测量目标低频段低辐射噪声。该文依据安静型水下航行器低频段辐射噪声测量的需求,进行了矢量阵测量增益的理论分析和仿真计算,并结合小尺寸水下目标低辐射噪声测量实际应用,设计了一种刚性沉底式矢量水听器阵低频辐射噪声测量系统。该系统实现了水下目标辐射噪声数据的同步采集、存储和实时传输。在千岛湖对测量系统进行了性能初步测试,结果表明,湖试环境中,相同孔径下,其指向性和近场聚焦性能优于声压阵,具有更好的空间增益,预计在水下目标低频段辐射噪声测量实际工程应用中有明显优势。

关键词：辐射噪声矢量水听器阵测量系统空间增益

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并行化的多目标优化海缆路由规划算法研究

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光通信研究 2025年第2期2期(17)卷 105-109页

作者：蒋佳芮赵赞善段茂生高冠军北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876 中国科学院声学研究所南海研究站海口570105 陵水海洋信息海南省野外科学观测研究站海南陵水572423

【目的】文章为了解决传统蚁群优化(ACO)算法更新同一张地图导致无法并行规划的缺陷,提出了一种并行多目标优化海缆路由规划算法,实现了局部区域的精细规划。【方法】文章采用分治思想将目标海域的栅格地图分割成多个栅格子图,建立了并... 详细信息

【目的】文章为了解决传统蚁群优化(ACO)算法更新同一张地图导致无法并行规划的缺陷,提出了一种并行多目标优化海缆路由规划算法,实现了局部区域的精细规划。【方法】文章采用分治思想将目标海域的栅格地图分割成多个栅格子图,建立了并行化多目标优化海缆路由规划算法模型,并对模型关键参数进行优化,然后在最佳模型参数下,利用并行化蚁群优化(PACO)算法进行海底光缆路由规划,统计了Pareto前沿解下的海底光缆路由方案。【结果】仿真结果表明,并行多目标优化算法模型在分块数量为6,蚁群规模大小为150时,获得最佳的搜索能力和效率。PACO算法规划的海底光缆路由与传统ACO算法相比在相同风险条件下节省了33.9%的成本,且路由成本均小于传统ACO算法,路由最大成本与传统ACO算法的最小成本相比还降低了20.6%,同时相应的风险降低了65.8%。【结论】在多目标海底光缆路由规划中,与传统ACO算法相比,PACO算法不仅在规划结果上更优,而且运算时间效率提高至少8倍。

关键词：海缆路由规划并行蚁群优化算法多目标优化

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基于M元循环移位的MIMO扩频深海水声通信方法

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系统工程与电子技术 2025年第3期47卷 1010-1018页

作者：程琳葛威门伟哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室黑龙江哈尔滨150001 极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 清华大学电子工程系北京100084

针对传统扩频通信系统速率低,难以广泛应用于水下通信组网的问题,提出一种将M元循环移位键控(M-ary cyclic shift keying,MCSK)扩频与多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)通信系统相结合的高效水声通信方法,一方面利用M... 详细信息

针对传统扩频通信系统速率低,难以广泛应用于水下通信组网的问题,提出一种将M元循环移位键控(M-ary cyclic shift keying,MCSK)扩频与多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)通信系统相结合的高效水声通信方法,一方面利用MIMO系统的空分复用增益及MCSK编码增加信息调制维度,进而实现通信速率的显著提升;另一方面,接收端相应提出一种频域相位共轭能量检测算法抑制码间干扰和同信道干扰并进行低复杂度译码,并通过仿真验证其优越性。2发8收MIMO深海试验中,成功实现了通信距离为10 km和20 km处通信速率为257.8 bps的低误码水声通信,验证了所提方法的有效性和稳健性。

关键词：扩频水声通信 M元循环移位多输入多输出被动相位共轭频域能量检测

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海面冰层对声波的反射和散射特性

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物理学报 2017年第23期66卷 200-207页

作者：刘胜兴李整林厦门大学海洋与地球学院水声通信与海洋信息教育部重点实验室厦门361102 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

北极海面冰层复杂多变,其对声波的反射和散射严重影响冰下水声信道的传输特性,建立海面冰层的声波反射和散射模型对冰下水声通信研究具有重要意义.假设海面冰层为多层固体弹性介质且冰-水界面粗糙,满足微扰边界条件,导出声波从海水介质... 详细信息

北极海面冰层复杂多变,其对声波的反射和散射严重影响冰下水声信道的传输特性,建立海面冰层的声波反射和散射模型对冰下水声通信研究具有重要意义.假设海面冰层为多层固体弹性介质且冰-水界面粗糙,满足微扰边界条件,导出声波从海水介质入射到海面冰层时相干反射系数满足的线性方程组.对相干反射系数随声波频率、掠射角、冰层厚度的变化进行数值分析.进一步引入根据散射声场功率谱密度计算散射系数的方法,改变掠射角,对冰层厚度、散射掠角对散射系数的影响进行研究.

关键词：海面冰层相干反射系数散射系数冰下水声信道

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北极冰-水耦合系统中声波传播特性

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声学学报 2021年第4期46卷 553-563页

作者：刘胜兴汤立国李整林厦门大学海洋与地球学院水声通信与海洋信息教育部重点实验室厦门361102 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

利用固体和流体介质中波传播理论,导出了冰水两层复合结构中导波频散方程。进一步,利用二分法对频散方程进行了数值求解,得到了w-k频散曲线(w与k分别为圆频率和波数),以及相速度和群速度频散曲线。结果表明:冰-水两层复合结构中导波由... 详细信息

利用固体和流体介质中波传播理论,导出了冰水两层复合结构中导波频散方程。进一步,利用二分法对频散方程进行了数值求解,得到了w-k频散曲线(w与k分别为圆频率和波数),以及相速度和群速度频散曲线。结果表明:冰-水两层复合结构中导波由具有相同厚度水层和冰层中导波耦合而成,但与水层和冰层中导波频散曲线相比,复合结构中导波频散曲线除第1阶模式外,其余高阶模式均发生了很大变化。从原水层第1阶模式的截止频率开始,复合结构第2阶模式的相速度曲线被压低,各高阶(大于2阶)模式的相速度曲线出现一个跃变点,群速度曲线出现一个极大和一个极小值.水层越厚,复合结构各高阶模式的截止频率越低,相同频带内导波模式越丰富.水层厚度保持不变时,复合结构各阶模式的相速度和群速度曲线均随冰层厚度的增加而向低频方向移动。另外,还进一步分析了冰-水复合结构的导波波结构,发现第1阶导波模式的能量主要集中在冰层内和海表面附近,而2阶以上高阶导波模式的振动位移幅度随深度方向呈现周期性特征,并且模式阶数越高,振动越复杂。

关键词：复合结构速度曲线频散曲线导波模式频散方程截止频率圆频率二分法

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