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声学学报 2025年

作者：王洋沈同圣汪涛乔钢周锋刘峰哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地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) 军事科学院国防科技创新研究院

针对水声通信信号的特征易受信道噪声和多径效应等复杂水声环境的影响导致识别率较低的问题，提出了一种融合多特征的水声通信调制识别方法。首先，为获取抗噪性能更强的信号特征，设计了小波时频特征与平方功率谱、自相关谱的最强两谱... 详细信息

针对水声通信信号的特征易受信道噪声和多径效应等复杂水声环境的影响导致识别率较低的问题，提出了一种融合多特征的水声通信调制识别方法。首先，为获取抗噪性能更强的信号特征，设计了小波时频特征与平方功率谱、自相关谱的最强两谱线特征相融合的方法；其次，基于迁移学习理论构建轻量化网络模型，以时频特征完成2FSK、4FSK信号的识别；最后，设计粒子群优化的支持向量机，根据最强两谱线特征实现对非频移键控信号（包括BPSK、QPSK、DSSS和OFDM信号）的识别。仿真表明该方法对水声信道和环境噪声具有良好的泛化能力，海试数据验证了该方法的识别率优于现有的神经网络模型。

关键词：水声通信调制识别多特征融合轻量化网络

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仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别

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声学学报 2024年

作者：刘亚男刘凇佐方涛马天龙颜宏璐凌焕章哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室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) 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地江苏科技大学海洋学院哈尔滨工程大学数学科学学院

针对现有水声信号特征参数无法有效辨识仿海豚哨声水声通信信号调制方式的问题，提出联合多特征的仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别方法。首先，通过预处理和最小二乘多项式拟合估计海豚哨声谱轮廓；然后，基于估计的海豚哨声谱... 详细信息

针对现有水声信号特征参数无法有效辨识仿海豚哨声水声通信信号调制方式的问题，提出联合多特征的仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别方法。首先，通过预处理和最小二乘多项式拟合估计海豚哨声谱轮廓；然后，基于估计的海豚哨声谱轮廓提取特征参数，仿真结果表明提取的特征对仿海豚哨声频率调制水声通信信号具有良好的辨识能力和稳健性；最后，联合支持向量机分类器实现自动识别。湖试验证了所提方法的识别效果，分析了调制参数(码元宽度和频率偏移量)对识别率的影响。结果表明，调制的频率偏移量对平均识别率的影响更显著。当频率偏移量为50 Hz，信噪比大于5 dB时，平均识别率约90%以上；当频率偏移量不小于100 Hz，信噪比大于0 dB时，平均识别率达到95%以上。

关键词：仿生伪装水声通信海豚哨声自动调制识别特征提取哨声谱轮廓

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基于图像声呐的里程计研究

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声学技术 2024年第5期43卷 647-652页

作者：黄杰周天朱建军徐超于晓阳张博鸣哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨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)工业和信息化部黑龙江哈尔滨150001 三亚哈尔滨工程大学南海创新发展基地海南三亚572000

为了探究基于图像声呐的里程计实现方法,文章借鉴了基于光学图像的里程计方法,将光学的线性投影模型改进成为更精确的非线性“投影”模型,使其更适合应用于声呐图像的情况。文章提出了从声呐图像到特征检测、特征匹配、运动估计并最终... 详细信息

为了探究基于图像声呐的里程计实现方法,文章借鉴了基于光学图像的里程计方法,将光学的线性投影模型改进成为更精确的非线性“投影”模型,使其更适合应用于声呐图像的情况。文章提出了从声呐图像到特征检测、特征匹配、运动估计并最终得到声呐里程计的实现思路。针对尺度不变特征匹配问题,结合声呐图像分辨力低且信噪比低的特点,提出了更稳健的匹配方法,有效地降低了特征点异常匹配出现的频率,通过半物理仿真实验验证了使用文中方法可以有效地得到声呐运动轨迹,为基于图像声呐的里程计研究提供了参考。

关键词：里程计图像声呐特征匹配尺度不变特征变换半物理仿真

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基于多线程通信的岛礁区海底工程环境安全监测系统研究

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地球物理学进展 2023年第5期38卷 2360-2372页

作者：朱新华孙智文陶善军马林伟马本俊刘雪芹赵杰臣军事科学院国防工程研究所洛阳471023 哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学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150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

近年来,南海岛礁区已成为极具重要意义的战略支点.南海岛礁区地质结构复杂、周缘地形陡峻、珊瑚砂内孔隙缝洞发育,使得岛礁区海底工程面临海底滑坡等灾害的侵袭,已有的海底灾害监测方法对岛礁底质环境适应性较差.因此,为了更好地实现对... 详细信息

近年来,南海岛礁区已成为极具重要意义的战略支点.南海岛礁区地质结构复杂、周缘地形陡峻、珊瑚砂内孔隙缝洞发育,使得岛礁区海底工程面临海底滑坡等灾害的侵袭,已有的海底灾害监测方法对岛礁底质环境适应性较差.因此,为了更好地实现对岛礁底质环境在线监测,满足南海岛礁建设需求,本文设计了一种基于多线程通信的岛礁区海底工程环境安全监测系统,经实验室试验验证,该系统可对影响海底工程设施稳定性的环境安全参量进行监测,实现多线程通信、数据加密传输、参量监测和海底位移形变计算等功能.

关键词：海底工程监测系统多线程通信数据加密传输

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一种基于虚元内插法的矢量互质阵测向干扰抑制方法

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应用声学 2025年第3期44卷 669-676页

作者：修明明吕云飞梅继丹卢明洋王书昌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 中国船舶集团有限公司第七一九研究所武汉100084

矢量互质阵是一种能分辨左右舷、成本较低且方位分辨力较好的稀疏阵,但方位估计时会产生高旁瓣干扰和方位模糊。利用时延求和虚元内插可以改善有关问题,该文提出一种基于虚元内插法的互质阵波束形成方法,首先仿真分析产生测向干扰的原因... 详细信息

矢量互质阵是一种能分辨左右舷、成本较低且方位分辨力较好的稀疏阵,但方位估计时会产生高旁瓣干扰和方位模糊。利用时延求和虚元内插可以改善有关问题,该文提出一种基于虚元内插法的互质阵波束形成方法,首先仿真分析产生测向干扰的原因,其次通过仿真模拟和海试数据处理获得方位历程结果,验证新方法的可行性和实用性。结果表明:新方法能够抑制上述测向干扰,改善矢量互质阵测向性能。

关键词：矢量阵互质阵波束形成虚元内插

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基于MEMS前沿传感技术的水声专业教学实践研究

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传感器与微系统 2024年第11期43卷 41-44页

作者：朴胜春宋扬龚李佳张强陈丽洁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 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

针对信息技术应用模式快速发展对创新型人才培养的迫切需求,围绕着水声工程创新发展要求,提出将压电MEMS芯片传感前沿技术与学生毕业设计题目关联,开展毕业设计实践,突破原有毕设题目独立设置模式,并通过与科研院所联合开展学生实践活动... 详细信息

针对信息技术应用模式快速发展对创新型人才培养的迫切需求,围绕着水声工程创新发展要求,提出将压电MEMS芯片传感前沿技术与学生毕业设计题目关联,开展毕业设计实践,突破原有毕设题目独立设置模式,并通过与科研院所联合开展学生实践活动,使学生在较短的时间内掌握压电MEMS芯片前沿技术背景、关键技术以及与水声工程应用技术内在支撑关系,为专业领域新型人才培养模式探索提供了经验。

关键词： MEMS芯片前沿技术水声专业教学模式目标题目组教学实践

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多目标击水声特征关联方法研究

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兵工学报 2023年

作者：李研赫邹男张丽敏刘冰修贤吴宗铮傅可一哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室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) 哈尔滨工程大学水声工程学院中国船舶集团有限公司系统工程研究院

目标入水产生的击水声信号形式复杂，在海洋尖刺干扰的影响下易造成漏报和虚警，当多目标不等间隔陆续入水，不同观测节点间同一目标的击水声信号难以正确关联。针对上述问题，提出一种多目标击水声信号关联方法。通过经验模态分解(Empi... 详细信息

目标入水产生的击水声信号形式复杂，在海洋尖刺干扰的影响下易造成漏报和虚警，当多目标不等间隔陆续入水，不同观测节点间同一目标的击水声信号难以正确关联。针对上述问题，提出一种多目标击水声信号关联方法。通过经验模态分解(Empirical Mode Decomposition， EMD)将检测到的瞬态信号分解为固有模态函数(Intrinsic Mode Function， IMF)，并提取各阶IMF的频谱等特征，利用灰色关联分析，模糊C均值聚类两种算法实现多击水声信号的关联，为后续的分布式定位提供必要条件。仿真结果表明，当特征参数个数为6时，两种方法的目标关联正确率分别可达98%和87%；当测量节点个数为7时，两种方法的目标关联正确率分别可达95%和87%。仿真结果证明了本文方法的可行性和有效性。

关键词：多目标关联击水声瞬态信号特征关联

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BELLHOP3D模型的多核并行及性能评估

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声学技术 2024年第4期43卷 468-473页

作者：蓝强马树青朴胜春肖汶斌王勇献国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410073 哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨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工业和信息化部黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

通过三维射线模型BELLHOP3D能够计算海洋中的三维声场,在声呐性能预报以及海洋环境参数反演等应用中具有重要意义。然而随着计算海域范围的增大以及计算网格点分辨率的提高,水声传播对计算的需求也逐渐增大。文章面向天河2号超级计算平... 详细信息

通过三维射线模型BELLHOP3D能够计算海洋中的三维声场,在声呐性能预报以及海洋环境参数反演等应用中具有重要意义。然而随着计算海域范围的增大以及计算网格点分辨率的提高,水声传播对计算的需求也逐渐增大。文章面向天河2号超级计算平台的多核体系结构,针对BELLHOP3D计算特征,充分挖掘其中的并行性,采用OpenMP多核并行技术,实现BELLHOP3D的多核并行。最后,通过Munk波导算例以及三维楔形海底算例对射线模型的并行计算效率进行了测试,当计算节点中的24个计算核心全部用于计算时,两个算例的并行计算效率分别达到了83.3%和87.5%。

关键词： BELLHOP3D 声呐性能预报天河2号 OpenMP多核并行并行效率

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基于单元辐射叠加法的结构声源声场重建方法

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物理学报 2021年第13期70卷 146-159页

作者：时胜国高塬张昊阳杨博全哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工业和信息化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

为了提高分布式结构声源的声场重建精度,本文提出了基于单元辐射叠加法的结构声源声场重建方法.该方法首先利用声场叠加原理和结构振声传递特性,建立了结构声源表面振动与辐射声场之间的振声传递关系解析表达式,得到便于快速计算的振声... 详细信息

为了提高分布式结构声源的声场重建精度,本文提出了基于单元辐射叠加法的结构声源声场重建方法.该方法首先利用声场叠加原理和结构振声传递特性,建立了结构声源表面振动与辐射声场之间的振声传递关系解析表达式,得到便于快速计算的振声传递矩阵,能够解决连续分布、相干结构噪声源的声传播模型精细化表征问题.然后利用振声传递矩阵作为传递算子进行声场重建,并与迭代加权算法相结合.通过将基于单元辐射叠加法的声场预报结果与解析法预报结果进行比较,验证了单元辐射叠加法具有较高的准确性.并将基于单元辐射叠加法的声场重建方法与传统等效源法近场声全息和迭代加权等效源法相比较,通过仿真分析与矩形板声场重建实验证明了基于单元辐射叠加法的声场重建方法能够改善结构声源的声场重建精度并增大近场声全息的有效测试距离范围.

关键词：结构声源单元辐射叠加法近场声全息声场重建

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水下单信标导航算法研究及置信区间分析

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哈尔滨工程大学学报 2022年第1期43卷 119-129页

作者：王燕张新宇孙思博付进哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(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 青岛海纳水下信息技术有限公司山东青岛266400

为了优化单信标导航算法中导航点的选取以提高导航精度,本文分析并比较了不同水下单信标导航算法的置信区间。考虑了3种典型的水下单信标导航算法:基于时延信息的单信标导航算法、基于方位角信息的单信标导航算法以及联合使用时延和方... 详细信息

为了优化单信标导航算法中导航点的选取以提高导航精度,本文分析并比较了不同水下单信标导航算法的置信区间。考虑了3种典型的水下单信标导航算法:基于时延信息的单信标导航算法、基于方位角信息的单信标导航算法以及联合使用时延和方位角信息的单信标导航算法。本文首先基于偏微分矩阵建立了3种方法的导航误差和各测量误差的关系式,在此基础上利用导航误差的协方差矩阵分析了时延测量误差和方位角测量误差对3种方法导航结果置信区间分布的影响。此外,本文从水平位置精度因子和置信椭圆这2个角度对3种方法导航结果的置信区间的分布进行了比较。理论推导及仿真表明:时延测量误差和方位角测量误差基于导航点和声信标的相对几何位置关系影响置信区间的分布,且基于时延的单信标导航算法的导航结果和基于方位角的单信标的导航算法的导航结果具有互补的特性。

关键词：单信标导航时延方位角测量误差:置信区间置信椭圆水平位置精度因子精度分析

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