检索结果-内蒙古大学图书馆

控制与决策 2025年第1期40卷 111-118页

作者：岳洋郑翠娥孙大军徐健哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工信部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

针对水声双扩展信道背景下的连续波信号跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪算法,重点提升临近多径信号干扰下的弱信号跟踪性能.首先,提出一种利用临近信号预测状态来描述多径信号干扰的似然函数;其次,在量测空间中引入速度量测... 详细信息

针对水声双扩展信道背景下的连续波信号跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪算法,重点提升临近多径信号干扰下的弱信号跟踪性能.首先,提出一种利用临近信号预测状态来描述多径信号干扰的似然函数;其次,在量测空间中引入速度量测集,推导速度-相关包络联合似然函数解析式,并以此构建多量测输入的信号检测前跟踪模型,最终获得稳健的信号参数跟踪结果.数值仿真与水池实验结果表明,在典型的水声时变双扩展信道下,所提出算法具有更优的多径信号检测及跟踪性能.

关键词：连续波信号水声双扩展信道粒子滤波弱信号跟踪检测前跟踪

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功率谱密度消频散变换被动估计脉冲声源距离

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3592-3601页

作者：刘建设朱广平殷敬伟陈文剑孙辉哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

浅海中传播的低频声波具有多模态特征和频散效应。对接收声信号消频散变换(DDT)可以消除频散效应,实现被动估计声源距离。针对消频散变换存在的测距多值问题,该文提出一种利用功率谱密度消频散变换的被动测距方法(PSD-DDT)。首先使用声... 详细信息

浅海中传播的低频声波具有多模态特征和频散效应。对接收声信号消频散变换(DDT)可以消除频散效应,实现被动估计声源距离。针对消频散变换存在的测距多值问题,该文提出一种利用功率谱密度消频散变换的被动测距方法(PSD-DDT)。首先使用声场模型KRAKEN计算模态的水平波数;其次在只知道波导不变量大概范围的情况下,估计两个模态之间的频散常数;然后对保留了模态间干涉项的功率谱密度进行消频散变换;最后获得目标距离的估计值为PSD-DDT极大值对应的自变量与频散常数的比值。另外,当海洋参数未知时,需要分别对待测声源和引导声源进行PSD-DDT,利用自变量的比值确定声源距离,这种方法不需要估计频散常数。通过仿真和海试验证了PSD-DDT方法被动测距的有效性,并分析了波导不变量、模态阶数、噪声等因素对距离估计结果的影响。基于黄海试验结果,与DDT方法相比,PSD-DDT的测距误差下降了约49.2%。在35 km范围内最优波导不变量对应的平均相对误差约2.55%,被动测距精度较高。

关键词：目标探测距离估计消频散变换波导不变量功率谱密度

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应用加权子空间稀疏恢复的水声矢量阵测向方法

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声学学报 2025年第1期50卷 86-96页

作者：梁国龙柳国龙李赢郝宇赵春鹏哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(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

针对水下目标的高分辨方位估计问题,提出一种应用加权子空间稀疏恢复的水声矢量阵测向方法。通过估计声压通道和振速通道的噪声功率获得噪声归一化的水声矢量阵数据,利用加权子空间拟合和重加权L_(1)范数最小化技术,精确估计目标方位。... 详细信息

针对水下目标的高分辨方位估计问题,提出一种应用加权子空间稀疏恢复的水声矢量阵测向方法。通过估计声压通道和振速通道的噪声功率获得噪声归一化的水声矢量阵数据,利用加权子空间拟合和重加权L_(1)范数最小化技术,精确估计目标方位。该方法通过噪声功率加权和加权子空间稀疏恢复来提高方位分辨能力。仿真结果表明,该方法的分辨能力和估计精度优于多重信号分类方法、基于增广子空间的多重信号分类方法和基于奇异值分解的稀疏重构方法(L_(1)-SVD)。消声水池试验结果进一步验证,在一强一弱目标情况下,该方法的分辨能力优于另外3种方法。

关键词：测向重加权稀疏重构声矢量阵高分辨率

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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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三次样条插值参量阵激励信号预调制算法

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哈尔滨工程大学学报 2025年第3期46卷 513-520页

作者：朱广平李萌王成孙辉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(哈尔滨工程大学) 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

水声参量阵二次波的自解调是非线性物理过程,针对参量发射阵激励信号的预调制这一关键技术,本文提出一种基于Berktay远场解的三次样条插值预调制算法。利用三次样条插值对预设信号进行函数逼近,并进行2次积分处理,处理后的信号经过收敛... 详细信息

水声参量阵二次波的自解调是非线性物理过程,针对参量发射阵激励信号的预调制这一关键技术,本文提出一种基于Berktay远场解的三次样条插值预调制算法。利用三次样条插值对预设信号进行函数逼近,并进行2次积分处理,处理后的信号经过收敛补偿和开根,与高频载波相乘,可得到参量阵的激励信号,该激励信号通过参量阵发射在水中,自解调形成的二次波与预设信号相近。仿真和实验数据表明:该方法与常规的参量陈预调制算法相比,可在不降低运算速度的前提下,提升参量阵预调制效果。本文提出的参量阵激励信号预调制算法可以很好地解决参量阵、次波波形畸变问题。

关键词：参量阵二次波非线性调制算法伯克泰远场解三次样条插值函数逼近快速积分

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基于声压敏感核的水下声场地声参数敏感性分析

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声学学报 2024年第5期49卷 913-926页

作者：董阳朴胜春哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(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

使用有限频敏感核研究了水下声场对地声参数的敏感特性。利用一阶Born近似推导了接收信号复声压对海底声速变化的敏感核,采用波数积分方法仿真计算声场,得到了不同频段下海底敏感核的幅值及空间分布,分析了不同频段水下声场对海底地声... 详细信息

使用有限频敏感核研究了水下声场对地声参数的敏感特性。利用一阶Born近似推导了接收信号复声压对海底声速变化的敏感核,采用波数积分方法仿真计算声场,得到了不同频段下海底敏感核的幅值及空间分布,分析了不同频段水下声场对海底地声参数的敏感特性。在近距离上结合南黄海海域多道地震实验数据,对利用声压敏感核的幅度进行海底参数敏感特性分析的可行性进行了验证。将该分析方法推广至典型地声环境下,仿真结果表明,近距离传播条件下甚低频段声传播需考虑深达岩石层的地声参数的影响;中高频段则仅需计入多种固结程度沉积层的影响,沉积层下可视为半无限均匀基底。而对于远距离传播,所需考虑的海底层数及深度可根据敏感核的分布相应减小。此外,通过仿真分层海底底质参数对传播损失及时频特性的影响验证了上述结论。

关键词：地声环境声压敏感核地声参数海底分层结构

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柱形障板条件下声矢量圆阵相位模态域目标方位估计

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声学学报 2024年第2期49卷 274-285页

作者：朱晓春朱中锐张旭时胜国哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(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

提出了基于横向、纵向和对角排列的声压振速联合处理协方差矩阵构造的相位模态域最小方差无畸变响应(MVDR)目标方位估计方法。该方法利用弹性柱障散射声场模型,根据声矢量圆阵相位模态变换理论,构造声压与不同振速分量的互协方差矩阵,... 详细信息

提出了基于横向、纵向和对角排列的声压振速联合处理协方差矩阵构造的相位模态域最小方差无畸变响应(MVDR)目标方位估计方法。该方法利用弹性柱障散射声场模型,根据声矢量圆阵相位模态变换理论,构造声压与不同振速分量的互协方差矩阵,并进行相加、纵向、横向和对角排列得到扩展互协方差矩阵,将扩展互协方差矩阵分解重构后进行MVDR目标方位估计。理论分析与仿真结果表明,纵向排列互协方差矩阵具有更好的方位估计性能,相加互协方差矩阵具有较低的背景谱,对角和横向排列相对纵向排列较差。水池试验和湖试结果进一步验证了纵向排列互协方差矩阵具有较其他3种方法更好的方位估计性能。

关键词：声矢量圆阵柱障相位模态域声压振速联合处理波达方位估计

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深海超低频WKB反转简正波模型

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声学学报 2024年第4期49卷 784-802页

作者：朴胜春詹建康哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(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

提出了一种基于抛物柱函数的深海超低频WKB反转简正波模型。采用比较方程法,选择形式解为抛物柱函数的映射方程,给出了典型深海声速剖面情况下简正波方程的抛物柱函数WKB近似解和近似条件。数值分析了Epstein声速剖面环境下简正波本征... 详细信息

提出了一种基于抛物柱函数的深海超低频WKB反转简正波模型。采用比较方程法,选择形式解为抛物柱函数的映射方程,给出了典型深海声速剖面情况下简正波方程的抛物柱函数WKB近似解和近似条件。数值分析了Epstein声速剖面环境下简正波本征函数的全局近似误差,求解了Munk声速剖面环境下的简正波声场。结果表明,所提方法与经典WKB近似方法和Langer变换方法相比全局近似误差更小,并且可将海水层看成一个整体,适用于求解深海超低频声传播问题。

关键词：简正波模型 WKB近似抛物柱函数全局近似误差

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基于向量投影的立体阵定位算法

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 31-40页

作者：孙大军蔡珩郑翠娥程驰宇哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学)工业和信息化部哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

传统适配立体阵型的超短基线定位算法计算量大、定位误差难以通过解析式精确表征。针对这些问题,该文提出基于向量投影的立体阵定位算法,从向量投影的角度构建立体阵中各基线向量与目标方位之间的观测方程,实现对传统算法定位模型的简... 详细信息

传统适配立体阵型的超短基线定位算法计算量大、定位误差难以通过解析式精确表征。针对这些问题,该文提出基于向量投影的立体阵定位算法,从向量投影的角度构建立体阵中各基线向量与目标方位之间的观测方程,实现对传统算法定位模型的简化。该文算法通过求解线性方程组即可实现对目标方位的估计,时间复杂度远小于传统算法。此外,基于该文算法简洁的观测方程,给出了适配立体阵的定位误差精确解析表征。仿真结果表明,该文算法消耗的运算时间远小于传统算法,且定位误差变化规律与基于理论解析式得到的结论相符。湖试试验结果表明,该文算法的定位精度与传统算法几乎一致,且计算效率更高。

关键词：超短基线定位立体阵向量投影

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定向接收低冲突率水声网络媒体接入控制协议

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 925-933页

作者：郑茂醇韩笑葛威孙瑶殷敬伟哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨 150001 海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 工业和信息化部哈尔滨 150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨 150001

在全向水声通信网络场景中,较大的传播时延和较高的数据包碰撞率严重影响了网络性能.相比全向接收技术,声矢量传感器的声压和振速通过线性加权组合可以形成单边指向性,实现定向接收某个方向上的信号,进而提高网络的空间复用率.该文首先... 详细信息

在全向水声通信网络场景中,较大的传播时延和较高的数据包碰撞率严重影响了网络性能.相比全向接收技术,声矢量传感器的声压和振速通过线性加权组合可以形成单边指向性,实现定向接收某个方向上的信号,进而提高网络的空间复用率.该文首先分析了声矢量传感器定向接收模式下的网络中断概率,验证定向接收技术网络应用的可行性.然后,提出了定向接收低冲突概率媒体接入控制协议(DRLCP-MAC).该协议利用指向性接收波束握手机制建立稳定的数据传输链路,通过状态转移策略构建多对并行通信链路,缩小虚拟载波监听范围,提高网络的空间复用度.仿真结果表明,与水下冲突避免多址接入协议(MACA-U)和时隙地面多址接入协议(Slotted-FAMA)相比,DRLCP-MAC协议使信道接入成本降低了约50％和60％,网络吞吐量提升了约60％和400％,端到端时延降低了约50％和85％.

关键词：水声网络定向收信矢量传感器媒体接入控制协议

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