检索结果-内蒙古大学图书馆

声学学报 2025年第1期50卷 12-22页

作者：吴隆昊刘松吴照志潘才能袁飞水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学) 厦门361005

针对水声多途信道环境下的水下声速剖面反演问题,将深度学习与射线声学理论结合,提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的反演方法。该方法根据有序线阵等距的特点,将到达时间差、到达角度等多模态数据融合组成的感知矩阵作为输入,利用LST... 详细信息

针对水声多途信道环境下的水下声速剖面反演问题,将深度学习与射线声学理论结合,提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的反演方法。该方法根据有序线阵等距的特点,将到达时间差、到达角度等多模态数据融合组成的感知矩阵作为输入,利用LSTM网络处理时序数据的能力挖掘空间上有序分布的接收阵元之间的关联信息,从而实现声速剖面反演。在此基础上,还提出了基于互相关函数的硬阈值估计方法,通过降低感知矩阵的测量误差提高模型的抗多途性能。通过数值仿真验证了该反演方法的可行性和准确性,与传统优化算法相比,所提算法能够更好地捕捉声速剖面的非线性特征,具有更高的反演精度和较强的抗噪能力。

关键词：声速剖面长短期记忆网络水声多途信道时延估计

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语义引导的水下带噪语音通信

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声学学报 2024年第6期49卷 1324-1336页

作者：江昕越刘佳惠张榕鑫朱逸袁飞厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361005

针对狭窄带宽的多径水声信道和信源噪声干扰导致的退化语音,提出了一种语义引导的水下带噪语音通信系统,实现了噪声环境下高效鲁棒的语音通信。首先,通过引入语音去噪网络降低了信源噪声的影响。系统通过传输语音的语义信息,实现了语音... 详细信息

针对狭窄带宽的多径水声信道和信源噪声干扰导致的退化语音,提出了一种语义引导的水下带噪语音通信系统,实现了噪声环境下高效鲁棒的语音通信。首先,通过引入语音去噪网络降低了信源噪声的影响。系统通过传输语音的语义信息,实现了语音信号的极限压缩。针对信道噪声对数据的损伤,使用语义纠错模块在接收端对退化的语义特征进纠错,从而提高重建语音的可理解性。此外,结合多阶段训练策略的退化知情模型进一步增强所提方法在水声信道中的鲁棒性和泛化性。最后,在语音重建过程中使用多感受野-挤压激励融合模块以捕获语义特征中的全局语义信息,优化重建语音的可理解性。仿真实验结果表明,该方法在极低码率压缩的情况下,在复杂的噪声环境和不同的水声信道条件中,具有良好的重建性能。

关键词：水下语音通信语音语义通信低码率语音压缩带噪语音

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人工智能技术在水声网络路由协议中的应用探索

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电子与信息学报 2025年

作者：赵矣昊陈友淦李姜辉万磊陶毅王栩琛董妍函涂申奥许肖梅厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门大学海洋与地球学院厦门大学深圳研究院鹭江创新实验室厦门大学信息学院

随着海洋强国战略的发展，我国对海洋资源勘探、生态环境监测、军事安全应用等领域的海洋信息获取和数据传输需求迅速增加。水声网络作为水下数据传输的重要手段，其性能直接受到路由协议的影响。传统水声网络路由协议面临着动态海洋环... 详细信息

随着海洋强国战略的发展，我国对海洋资源勘探、生态环境监测、军事安全应用等领域的海洋信息获取和数据传输需求迅速增加。水声网络作为水下数据传输的重要手段，其性能直接受到路由协议的影响。传统水声网络路由协议面临着动态海洋环境、节点能量有限以及网络安全等诸多挑战。近年来，人工智能技术凭借其强大的学习能力、数据洞察能力和适应性，逐渐被引入到水声网络路由协议中。该文综述了国内外人工智能技术在水声网络路由协议中的应用研究进展，详细分析了其在平面路由和层级路由中的应用情况。研究结果表明，人工智能技术能够有效优化路由决策，降低能耗，减少端到端时延，并在一定程度上提升网络安全性能。然而，当前的研究仍主要基于仿真，且在算法复杂度评估和硬件实现方面存在不足。未来的研究方向应包括开发更贴近实际海洋环境的仿真平台，进行海试实验以验证算法性能，同时降低人工智能算法的复杂度，以适应水声节点的硬件条件。该文旨在为水声网络路由协议中应用人工智能技术提供参考，并对未来研究方向提出建议。

关键词：人工智能水声通信水声网络路由协议

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水声JANUS信号的分数低阶时频谱迁移学习识别方法

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声学学报 2022年第4期47卷 461-470页

作者：李园园周明章孙海信冯晓应文威厦门大学信息学院水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361005 解放军91977部队北京102249

非合作第三方水下标准协议信号识别在水声通信信号识别中具有重要研究意义。针对浅海水声JANUS信号的特征提取因易受脉冲噪声和多径效应等复杂水声环境影响而导致识别率低下的问题,提出一种分数低阶时频谱和ResNet18(Residual Network ... 详细信息

非合作第三方水下标准协议信号识别在水声通信信号识别中具有重要研究意义。针对浅海水声JANUS信号的特征提取因易受脉冲噪声和多径效应等复杂水声环境影响而导致识别率低下的问题,提出一种分数低阶时频谱和ResNet18(Residual Network 18)相结合的迁移学习识别方法。首先,选取JANUS固定前导作为识别对象,设计分数低阶傅里叶同步压缩变换(FLOFSST),以分数低阶操作抑制脉冲噪声,以时频重排特性增强时频集中性。其次,将基于ImageNet的ResNet18预训练模型微调,迁移至JANUS信号和常见水声信号时频图集。仿真表明所提算法在信噪比为-10 dB时JANUS信号的识别率为96.15%,能够有效抑制脉冲噪声并减小多径效应影响,比传统算法识别性能好。海试中JANUS信号识别率达90.00%,证明算法识别准确率和网络的泛化性较高。

关键词：迁移学习特征提取脉冲噪声泛化性多径效应时频重排水声信号信号识别

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水波超构材料

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物理 2024年第11期53卷 751-760页

作者：陈焕阳韩林康朱杉张宇厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361005 厦门大学物理科学与技术学院厦门361005 厦门大学深圳研究院深圳518000

水波是我们生活中常见的一种波,它蕴含着可被利用的绿色能源,也伴随着危险。如何控制水波的传播、减少水波的危害已经成为水波动力学的热门研究课题。但是传统的水波调控方法手段单一、效果有限,由于缺乏简单清晰的物理原理,所以调控设... 详细信息

水波是我们生活中常见的一种波,它蕴含着可被利用的绿色能源,也伴随着危险。如何控制水波的传播、减少水波的危害已经成为水波动力学的热门研究课题。但是传统的水波调控方法手段单一、效果有限,由于缺乏简单清晰的物理原理,所以调控设计相对困难和随机,寻找更加有效的水波调控方法显得尤为重要。在过去十多年间,变换光学迅速发展,基于变换光学设计的超构材料器件物理机制清晰,调控能力强大,因此近年来人们尝试将超构材料引入到水波的调控中。文章着重介绍基于变换光学设计的水波超构材料的发展历程以及利用超构材料调控水波的方法和相关器件,为今后水波调控器件的设计提供了新的思路。

关键词：水波调控变换光学超构材料

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一种基于SINS与LBL的水下隐蔽导航定位方法

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水下无人系统学报 2022年第1期30卷 37-43页

作者：陈柯宇黄南宇苏为程恩厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005

针对自主水下航行器(AUV)隐蔽航行需求,文中设计了一种基于捷联式惯性导航系统(SINS)和长基线(LBL)的组合导航系统,其中LBL信标按照固定顺序在不同时隙分别发送声信号,在接收到声信号后通过SINS分别计算出每个虚拟信标的位置平移量,并... 详细信息

针对自主水下航行器(AUV)隐蔽航行需求,文中设计了一种基于捷联式惯性导航系统(SINS)和长基线(LBL)的组合导航系统,其中LBL信标按照固定顺序在不同时隙分别发送声信号,在接收到声信号后通过SINS分别计算出每个虚拟信标的位置平移量,并列出方程组解算出水声定位位置坐标。航行中可以通过LBL水声定位信息来校正SINS的导航误差,而校正后的SINS位置信息可以为LBL定位提供更精确的虚拟信标平移量。在组合导航定位过程中,通过融合节点冗余信息,进行多点LBL定位,从而提高定位精度;同时利用历史冗余节点替代缺失节点,保证正常量测更新。通过MATLAB仿真对组合导航系统进行验证,结果表明,基于SINS和LBL的AUV组合导航系统能在AUV隐蔽状态下,充分抑制纯惯导误差,提高导航定位精度,节省系统能量。在利用冗余信息之后,系统的导航精度、可靠性和容错性都得到进一步提高。

关键词：自主水下航行器捷联式惯性导航系统长基线隐蔽导航信息冗余

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基于动态湿度传感的穿戴式呼吸功能检测系统:肺功能测量原理与实验对照

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物理学报 2024年第3期73卷 318-333页

作者：卢昌盛蒋泽荣王晓李轲轶林桂阳杨瑛琦林益华郑冠英谢宝松刘向阳厦门大学海洋与地球学院近海海洋环境科学国家重点实验室水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361102 厦门柯迪森科技有限公司厦门361015 厦门大学医学院厦门361102 福建省立医院呼吸与危重症医学科福建医科大学省立临床医学院福州350001 厦门大学附属第一医院呼吸与危重症医学科厦门361003

传统的肺功能检测仪是基于测量呼气和吸气期间的气流和压力变化来评估受测者的呼吸功能.这些技术主要基于机械式压差传感器或涡轮传感器,通过测量受测者口腔吹气和吸气的能力来评估其肺功能.其所测得的肺功能参数包括峰值呼气流量(peak ... 详细信息

传统的肺功能检测仪是基于测量呼气和吸气期间的气流和压力变化来评估受测者的呼吸功能.这些技术主要基于机械式压差传感器或涡轮传感器,通过测量受测者口腔吹气和吸气的能力来评估其肺功能.其所测得的肺功能参数包括峰值呼气流量(peak expiratory flow,PEF)和用力肺活量(forced vital capacity,FVC)等.本文报道了基于动态湿度传感技术发展而来的穿戴式呼吸功能检测系统(穿戴式呼吸波谱仪).基于湿度传感器的特点,对呼吸检测原理与设备的定量设计与模拟潮气实验进行了全面的探索.根据达西定律,通过穿戴式呼吸波谱仪的气体流量与其内外压差成正比关系,该系统符合压差式传感原理.以此为基础,根据其结构特点,建立PEF和FVC与传感器电信号变化的定量关系.实验结果验证了波谱仪内相对湿度的最大变化率与PEF呈线性正相关的关系.波谱仪的模拟潮气实验结果表明,测试范围为180—840 L/min条件下,PEF的示值误差小于10%,相邻测试误差小于5%,频率响应测试误差小于12%,符合呼气峰值流量计行业标准的要求.此外,将传统便携式肺功能检测仪作为对照,进行不同PEF(300—720 L/min)和FVC(3—6 L)条件下的模拟潮气实验.结果表明,波谱仪所测PEF和FVC的平均示值误差分别约为0.35%和0.23%,均远远小于便携式肺功能检测仪,充分验证了该系统对肺功能实时评估的准确性和可靠性.更重要的是,在模拟自由呼吸条件(PEF为12—24 L/min,FVC为0.5—0.7 L)下,波谱仪的电信号变化与自由呼吸体积仍呈线性关系.因此,穿戴式呼吸波谱仪可对人体自然、微弱的鼻呼吸,进行自由、动态、定量的长期监测.所测量人们的自由呼吸波谱在人体肺功能实时监测以及呼吸系统疾病远程监测方面,具有巨大的应用潜力.

关键词：柔性传感呼吸功能检测呼吸波谱

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水声通信中一种新型无前后缀的单载波频域均衡技术

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电子与信息学报 2021年第3期43卷 758-766页

作者：涂星滨肖芳贵许肖梅厦门大学海洋与地球学院厦门361102 厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361102

单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率。该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术... 详细信息

单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率。该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术,即发射机传输无前后缀的单载波信号,接收机对各个数据块的后缀进行重构并利用频域均衡技术消除符号间干扰。重构数据块后缀作为接收机的核心部分,主要包括3个步骤:TR处理、干扰消除和后缀重构。首先,TR处理将来自接收阵元的多通道信号融合为单通道信号,并且其等效信道冲激响应(即q函数)的稳定主峰避免了后缀重构中的噪声放大。然后,通过干扰消除,去除来自前一数据块的块间干扰(IBI)和来自当前数据块的反因果干扰(ACI)。最后,根据q函数主峰及其右侧的因果部分计算信号的各个路径分量,实现数据块的后缀重构。实验结果验证了这一技术的有效性,并且性能优于现有无前后缀的单载波频域均衡技术。

关键词：水声通信单载波频域均衡前后缀时间反转

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面向海洋的水下图像处理与视觉技术进展

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信号处理 2023年第10期39卷 1748-1763页

作者：陈炜玲邱艳玲赵铁松魏宏安程恩福州大学福建省媒体信息智能处理与无线传输重点实验室福建福州350108 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室) 福建福州350108 厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005

水下观测是探索海洋最直观的手段之一。受水下光学特性、声学特性以及杂波、水生生物等的影响,水下观测中所采集的图像并不总能满足观测需求。如何对水下图像进行有效的处理、分析与应用是一个具有挑战性的课题。尽管图像处理与计算机... 详细信息

水下观测是探索海洋最直观的手段之一。受水下光学特性、声学特性以及杂波、水生生物等的影响,水下观测中所采集的图像并不总能满足观测需求。如何对水下图像进行有效的处理、分析与应用是一个具有挑战性的课题。尽管图像处理与计算机视觉技术已在大气环境中得到广泛研究,但鉴于成像原理、应用背景等方面的差异,针对大气自然图像提出的算法无法直接移植到水下任务中,而针对水下场景提出的视觉应用仍存在对任务背景考虑不足、泛化性差等缺陷。本文面向光学图像以及声学图像这两类水下观测的主要手段,从图像特性入手,首次以任务为导向、以需求为脉络,通过梳理国内外成功的水下图像处理、质量评价案例,对水下观测方案的工作思路进行了更完备的总结与分析。此外,本文围绕水下机器视觉应用探讨其发展进程,详细讨论与展望了相关领域的前景与优化方向,为突破海洋视觉应用的瓶颈,建设智慧海洋系统带来新思路。

关键词：水下图像处理质量评价机器视觉智慧海洋

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基于轨道角动量复用的声波通信特性及环形相控阵设计

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第4期53卷 1281-1290页

作者：聂斌袁飞陶少华张榕鑫厦门大学电子科学与技术学院(国家示范性微电子学院) 福建厦门361005 水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005 中南大学物理与电子学院湖南长沙410083

为提高水下声波轨道角动量的通信性能,建立环形相控阵发射和圆面接收的通信模型,研究声波轨道角动量复用通信时的源头串扰特性;提出一种新的驱动方式以提高发射效率,并分析接收偏角对通信质量的影响。研究结果表明:当使用由N个不同发射... 详细信息

为提高水下声波轨道角动量的通信性能,建立环形相控阵发射和圆面接收的通信模型,研究声波轨道角动量复用通信时的源头串扰特性;提出一种新的驱动方式以提高发射效率,并分析接收偏角对通信质量的影响。研究结果表明:当使用由N个不同发射源组成的环形相控阵产生l阶轨道角动量时,将同时产生c阶的轨道角动量串扰声束(其中c=l+bN,b为非零整数)。声源数N与声涡旋阶数l满足||l≤N/2,因此,在基于该环形相控阵的轨道角动量复用通信中,任意轨道角动量信道的串扰分量均在有用信道之外。使用N×M型环形相控阵(其中N为弧形声源组数,M为每组声源内的换能器数量)发射时,增大N和M均可提高发射效率,而当相控阵中换能器数量固定时,根据实际的需要合理选取N和M,有利于提高发射效率并降低阵列控制的复杂度,体现了控制设计的灵活性;随着接收偏角增大,通信性能整体下降。

关键词：声涡旋轨道角动量环形相控阵模式分解串扰接收偏角

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