检索结果-内蒙古大学图书馆

声学学报 2025年第2期50卷 500-510页

作者：李朋卓马晓川刘宇扶钰斌陈筱月中国科学院水下航行器信息技术重点实验室(声学研究所) 北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

在有限系统瞬时带宽下,针对脉冲压缩处理距离分辨力受限的问题,提出了两种虚拟频带扩展距离维波束形成算法。对接收信号频域输出进行多子带划分并消除自身固有相位,利用子带间对应频点由目标距离带来的相移构成复指数等比数列这一特点,... 详细信息

在有限系统瞬时带宽下,针对脉冲压缩处理距离分辨力受限的问题,提出了两种虚拟频带扩展距离维波束形成算法。对接收信号频域输出进行多子带划分并消除自身固有相位,利用子带间对应频点由目标距离带来的相移构成复指数等比数列这一特点,使用划分的子带数据,分别采用线性预测和最小二乘估计两种方法对信号进行虚拟子带预测,其中线性预测以子带频域快拍为单位进行预测,最小二乘估计以子带为单位进行预测,利用扩展后的频带数据构建协方差矩阵,结合距离维波束形成模型获得功率谱。所提两种算法在不改变发射带宽条件下,使回波信号带宽在虚拟意义上得到扩展,均可有效减小距离维主瓣宽度,提高距离分辨性能。数值仿真和湖试数据分析结果验证了算法的有效性。

关键词：虚拟频带扩展距离维波束形成线性预测最小二乘估计

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高斯噪声背景下稳健型Durbin检测器设计

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声学学报 2018年第3期43卷 291-297页

作者：施博郝程鹏徐达陈栋朱东升中国科学院水下航行器信息技术重点实验室

考虑了一种水下高斯噪声环境中的多通道点目标自适应检测问题,且高斯噪声的协方差矩阵未知。通常,描述这类问题的假设检验中包含多重未知变量,所以不存在一致最优检验,为此,我们采用Durbin检验准则的一阶近似寻求其次优解。在设计阶段,... 详细信息

考虑了一种水下高斯噪声环境中的多通道点目标自适应检测问题,且高斯噪声的协方差矩阵未知。通常,描述这类问题的假设检验中包含多重未知变量,所以不存在一致最优检验,为此,我们采用Durbin检验准则的一阶近似寻求其次优解。在设计阶段,推导出Durbin检验所对应的检验统计量,以及虚警概率的闭式解,并由此证明Durbin检验具有对噪声协方差矩阵的恒虚警特性。在仿真阶段,分析了新检测器的性能,并与传统的广义似然比检验（GLRT）、自适应匹配滤波（AMF）检测器进行比较。仿真和实验结果表明在目标导向向量失配情况下,Durbin检验的检测性能优于传统检测器,但是在信号匹配情况下Durbin检验的检测性能略有损失。

关键词：高斯噪声噪声背景设计阶段检测器广义似然比检验自适应匹配滤波假设检验协方差矩阵

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喘鸣音的声谱图熵特征分析及检测

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声学学报 2020年第1期45卷 131-136页

作者：李佳芮洪缨中国科学院声学研究所水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100149

提出了一种改进的基于肺音信号的声谱图熵特征分析的客观喘鸣音检测方法。喘鸣音的功率明显高于正常肺音,因此喘鸣音声谱图的功率分布沿频率轴方向具有明显的聚集特性,该特性可以通过熵值反映。本算法首先对肺音信号进行时频变换得到时... 详细信息

提出了一种改进的基于肺音信号的声谱图熵特征分析的客观喘鸣音检测方法。喘鸣音的功率明显高于正常肺音,因此喘鸣音声谱图的功率分布沿频率轴方向具有明显的聚集特性,该特性可以通过熵值反映。本算法首先对肺音信号进行时频变换得到时频幅度谱信号,然后去除基本呼吸音,进而计算其熵特性曲线并提取熵特性曲线的相应特征.最后,通过支持向量机(support vector machine,SVM)训练分类器,实现了喘鸣音的有效检测。该方法通过预处理使熵特性曲线的特征差异更加明显,且通过SVM分类器进行检测,解决了原方法检测存在检测模糊区域的问题。实验结果表明,该算法在两组测试集的检测准确率分别为97.1%和95.7%,检测率较高,具有良好的应用前景。

关键词：喘鸣音声谱图熵特征

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基于差和共阵的新型高自由度互质阵

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电子与信息学报 2021年第3期43卷 717-726页

作者：陈禹蒲马晓川李璇中国科学院声学研究所水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对均匀线列阵自由度(DOF)受限于阵元数的问题,该文提出一种基于差和共阵的新型互质阵,称为放置互质阵(DCA),其借助由接收信号的时域和空域信息组合成的共轭增广矩阵得到等价的差和共阵来进行波达方向(DOA)估计。DCA将广义互质阵放置... 详细信息

针对均匀线列阵自由度(DOF)受限于阵元数的问题,该文提出一种基于差和共阵的新型互质阵,称为放置互质阵(DCA),其借助由接收信号的时域和空域信息组合成的共轭增广矩阵得到等价的差和共阵来进行波达方向(DOA)估计。DCA将广义互质阵放置在与原点处单阵元相隔一定距离的位置,实现了和共阵与差共阵的阵元位置互补,从而最大限度上利用和共阵带来的自由度增幅。该文给出了DCA阵元位置和放置距离的闭式表达,随后分别对DCA的差共阵及和共阵的连续阵元及孔洞位置进行了理论分析,同时给出了两者间的关系,说明了DCA的高自由度特性。多个仿真实验验证了所提阵型DOA估计的有效性。

关键词：波达方向估计互质阵差和共阵高自由度

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阵列幅度/相位误差的有源校正新方法

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信号处理 2015年第11期31卷 1389-1395页

作者：王敏马晓川鄢社锋蒋理张晓燚中国科学院水下航行器信息技术重点实验室

实际应用中的阵列存在幅度/相位响应误差,往往导致阵列高分辨算法性能的下降。对此本文给出一种阵列幅度/相位响应误差的有源校正新方法,它基于子空间正交理论,通过对误差建模,将阵列校正问题转换成误差参数估计问题,并利用经典的Lagra... 详细信息

实际应用中的阵列存在幅度/相位响应误差,往往导致阵列高分辨算法性能的下降。对此本文给出一种阵列幅度/相位响应误差的有源校正新方法,它基于子空间正交理论,通过对误差建模,将阵列校正问题转换成误差参数估计问题,并利用经典的Lagrange乘子法方便地得到最优解。另外,此方法只需要一个已知方位的校正源,计算简便,无需迭代,可用于阵元位置已知的任意形状的阵列,更适用于实际阵列安装应用前的校正。通过半消声室实验对16-元圆环形声阵列进行了测试和校正,数据处理结果表明,本文所提的校正方法能够准确地估计出各阵元幅度/相位误差,且校正前后MVDR(Minimum Variance Distortionless Response)波束形成的性能得到明显提高。

关键词：阵列幅相误差有源校正参数估计实验验证

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采用混响杂波比估计的有源声呐波形杂波抑制性能评价方法

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声学学报 2018年第4期43卷 565-574页

作者：张驰马晓川吴永清张舒皓詹飞中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

浅海混响中由礁石等强散射体引起的杂波会导致有源声呐虚警、检测性能降低,合理的波形设计可有效抑制此类杂波。虽然使用多普勒敏感波形或减小波形多普勒容限已被证明能够有效抑制杂波,然而只有对当前波形的杂波抑制性能进行量化评价,... 详细信息

浅海混响中由礁石等强散射体引起的杂波会导致有源声呐虚警、检测性能降低,合理的波形设计可有效抑制此类杂波。虽然使用多普勒敏感波形或减小波形多普勒容限已被证明能够有效抑制杂波,然而只有对当前波形的杂波抑制性能进行量化评价,才能判断当前波形的杂波抑制效果优劣,进而帮助决策是否需调整发射波形,而目前尚缺乏波形杂波抑制性能评价方法的提出。首先通过建模阐述了波形抑制杂波的原理,然后针对波形抑制杂波的性能评价问题,提出了采用混合分布统计模型对混响进行拟合及杂波比估计的方法,最后,通过湖试实验验证了该方法能够有效评价波形的杂波抑制性能。提出的方法利用混响统计特征的参数估计来反映和评价当前波形的性能,对波形体制选择和参数设计具有指导意义。

关键词：性能评价方法杂波抑制波形设计浅海混响有源声呐比估计多普勒容限抑制性能

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修正的混响多普勒扩展非对称统计模型

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声学学报 2018年第6期43卷 943-950页

作者：张驰马晓川李璇詹飞张舒皓中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

运动声源探测低速目标时，混响谱呈现的非对称性导致正负速度目标的回波具有不同的信混比，需要准确估计双边谱的扩展程度来分别设计检测策略，而传统的对称模型不能描述这种非对称性。基于双边指数分布对称模型，修正的非对称统计模型... 详细信息

运动声源探测低速目标时，混响谱呈现的非对称性导致正负速度目标的回波具有不同的信混比，需要准确估计双边谱的扩展程度来分别设计检测策略，而传统的对称模型不能描述这种非对称性。基于双边指数分布对称模型，修正的非对称统计模型可用来描述由平台运动、海面运动等引起的混响谱非对称扩展现象。文中推导了非对称模型的数学表达式，并阐述了模型各参数的物理意义。运动声呐平台的湖试实验分析结果验证了该模型对平台在不同速度运动时引起的非对称混响谱都有较高的拟合度，证明混响谱负向多普勒扩展程度随平台运动速度提高而加剧，且非对称模型参数具有量化描述混响谱非对称扩展程度的能力。

关键词：非对称性统计模型多普勒混响非对称模型运动声源声呐平台速度目标

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非等声速信道下的循环神经网络机动目标跟踪模型

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声学学报 2021年第6期46卷 1013-1027页

作者：李悦马晓川刘宇王磊李璇魏润宇中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对水下非等声速信道声线弯曲导致传统滤波跟踪轨迹偏差的问题,提出一种循环神经网络的目标跟踪模型。该模型在缺乏声速剖面信息的情况下,通过数据驱动迭代训练,学习输入观测值与输出状态值之间的映射关系,实现目标位置和瞬态特征变化... 详细信息

针对水下非等声速信道声线弯曲导致传统滤波跟踪轨迹偏差的问题,提出一种循环神经网络的目标跟踪模型。该模型在缺乏声速剖面信息的情况下,通过数据驱动迭代训练,学习输入观测值与输出状态值之间的映射关系,实现目标位置和瞬态特征变化的精确获知。蒙特卡洛仿真实验结果表明,本文模型在非等声速信道下复杂机动场景中相较传统单模型滤波算法以及交互式多模型算法,水平距离跟踪精度分别提升4.06%,1.57%,深度估计精度分别提升0.87%,0.85%。本文模型相较于传统滤波方法具有更高的跟踪精度,并且能够在失配声速分布信道下进行迁移学习,提升模型在失配声场环境下的泛化性。

关键词：交互式多模型算法循环神经网络失配声速分布蒙特卡洛仿真迁移学习数据驱动轨迹偏差

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采用去网格相关向量机的水下多径稀疏信道估计

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声学学报 2018年第5期43卷 762-770页

作者：林格平马晓川鄢社锋蒋理中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100190 中国科学院水下航行器信息技术重点实验室北京100190

在采用训练序列的水下稀疏信道估计问题中,由于采样过程的存在产生了测量矩阵的网格,所以当多径时延不恰好位于网格上时,传统的有网格方法就无法准确估计出该多径的位置,在网格间距较大时这个问题更加严重。针对这个问题,本文构建了一... 详细信息

在采用训练序列的水下稀疏信道估计问题中,由于采样过程的存在产生了测量矩阵的网格,所以当多径时延不恰好位于网格上时,传统的有网格方法就无法准确估计出该多径的位置,在网格间距较大时这个问题更加严重。针对这个问题,本文构建了一个去网格的稀疏信道估计模型,这个估计模型的测量矩阵包含了对网格外偏差进行调整的参数,在此基础上进一步采用相关向量机的方法对这个调整参数进行估计,得到网格外的偏差值。针对两种不同的水下稀疏多径信道模型进行的仿真试验证明,此方法相比其它有网格稀疏信道估计算法,在估计误差和误码率上有提升,在网格间距较大时,优势更加明显。

关键词：信道估计算法网格方法稀疏信道多径时延向量机水下多径信道模型测量矩阵

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众核处理架构在水下航行器相位编码脉冲回波检测中的应用

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声学学报 2018年第4期43卷 445-452页

作者：詹飞马晓川杨力中国科学院声学研究所中科院水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对宽带编码脉冲、多输入多输出等新型目标探测体制发展带来的运算量和数据存储需求剧增的问题,根据水下航行器相位编码脉冲回波检测算法的数据级并行特点,提出应用图形处理器（Graphics Processing Unit,GPU）众核处理架构,并从任务... 详细信息

针对宽带编码脉冲、多输入多输出等新型目标探测体制发展带来的运算量和数据存储需求剧增的问题,根据水下航行器相位编码脉冲回波检测算法的数据级并行特点,提出应用图形处理器（Graphics Processing Unit,GPU）众核处理架构,并从任务分配策略、数据处理流程、GPU硬件资源利用率和存储器访问等角度考虑,设计了算法在GPU上的并行实现框架。利用湖试数据测试了桌面级GPU平台、嵌入式GPU平台与基于多核数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）的传统航行器信号处理平台的性能,与多核DSP平台相比,嵌入式GPU平台在功耗、运算性能等方面更有优势。研究结果表明采用嵌入式GPU平台可大幅提升每瓦特性能指标并简化系统设计,能满足新型航行器探测系统大数据量、低功耗和实时性的应用需求。

关键词：水下航行器编码脉冲相位编码核处理应用回波检测架构数字信号处理器

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