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哈尔滨工业大学学报 2016年第5期48卷 100-104页

作者：陈青孙海信齐洁顾亚平王华奎水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学) 中国科学院声学研究所水声对抗重点实验室(91388部队)

为提高通信系统在复杂水声环境下的鲁棒性,提出基于加权分数傅里叶变换WFRFT(weighted fractional Fourier transform)的混合载波系统.对混合系统进行优化设计,以最低误比特率为优化目标,求解得到系统的最优变换阶次,得到优化的系统性能... 详细信息

为提高通信系统在复杂水声环境下的鲁棒性,提出基于加权分数傅里叶变换WFRFT(weighted fractional Fourier transform)的混合载波系统.对混合系统进行优化设计,以最低误比特率为优化目标,求解得到系统的最优变换阶次,得到优化的系统性能.仿真和水池实验表明,基于WFRFT的混合载波系统在多径信道下的误比特率介于传统的单/多载波系统之间;而在双选信道下,其最优阶的系统性能优于单/多载波系统.该混合系统具有单/多载波的优良性能,在提高通信系统鲁棒性方面,具有很大的应用前景.

关键词：加权分数傅里叶变换混合载波系统水声环境最优阶

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混合稀疏水声信道的动态区分性压缩感知估计

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声学学报 2021年第6期46卷 825-834页

作者：江伟华童峰张宏滔李斌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 厦门大学海洋与地球学院厦门361005 杭州应用声学研究所声纳技术重点实验室杭州310023

由于水声传播过程中同时存在声信号直达、静态或动态边界反射的现象,水声信道会呈现不同动态特性的多径,形成具有混合稀疏的结构,即多径由静态或相对缓变的平稳多径分量和快速时变的动态多径分量混合组成。对于混合稀疏信道,经典的稀疏... 详细信息

由于水声传播过程中同时存在声信号直达、静态或动态边界反射的现象,水声信道会呈现不同动态特性的多径,形成具有混合稀疏的结构,即多径由静态或相对缓变的平稳多径分量和快速时变的动态多径分量混合组成。对于混合稀疏信道,经典的稀疏信道估计算法未考虑混合稀疏性,将导致算法失配、性能下降;以时变稀疏集为模型,动态压缩感知(DCS)结合卡尔曼滤波(KF-CS)可提高对时变多径分量的估计精度,但KF对静态稀疏分量的估计无法充分挖掘其稀疏性。通过将混合稀疏水声信道建模为由静态和时变支撑集所组成的稀疏集,提出一种动态区分性压缩感知(DDCS)方法。该算法首先结合同步正交匹配追踪(SOMP)和正交匹配追踪(OMP)将混合稀疏多径进行区分,分解为静态分量和时变分量;然后,分别用KF-CS和同步正交匹配追踪算法估计时变和静态多径的幅度;最后,将静态分量和时变分量的估计结果整合以得到整个水声信道的冲激响应。通过海试实验把所提DDCS算法与经典信道估计算法、压缩感知算法和DCS算法进行了比较,验证了所提算法的有效性。结果表明,对混合稀疏水声信道进行区分性稀疏估计可改善信道估计性能,进而可通过信道估计均衡器提升水声通信质量。

关键词：稀疏水声信道压缩感知信道估计水声通信稀疏信道冲激响应区分性正交匹配追踪算法

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基于多径参数模型和混合优化的时变水声信道跟踪

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东南大学学报（自然科学版） 2010年第3期40卷 459-463页

作者：陈东升李霞方世良童峰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 东南大学信息科学与工程学院南京210096

针对海洋水声信道的稀疏特性,将多径水声信道冲激响应建为一个由各多径分量的时延和幅度组成的多径参数模型.该模型中输入信号向量产生的响应与多径时延参数呈非线性关系,与多径幅度参数呈线性关系.基于此特点,针对海洋水声信道的时变特... 详细信息

针对海洋水声信道的稀疏特性,将多径水声信道冲激响应建为一个由各多径分量的时延和幅度组成的多径参数模型.该模型中输入信号向量产生的响应与多径时延参数呈非线性关系,与多径幅度参数呈线性关系.基于此特点,针对海洋水声信道的时变特性,分别采用进化算法和LMS自适应算法对模型中的多径时延和幅度参数进行混合寻优,从而解决时变信道条件下模型参数寻优困难的问题.仿真及海试信道跟踪实验结果表明:采用多径参数模型可降低模型寻优对象的维数,减少运算复杂性,提高估计效率;采用混合优化算法可减少多径参数模型的非线性寻优的复杂度,与进化算法相比,该算法具有更优越的时变信道跟踪性能.

关键词：多径混合优化进化算法 LMS算法

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一种带阶数检测的信道盲均衡算法仿真研究

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系统仿真学报 2006年第10期18卷 3003-3006页

作者：童峰许肖梅陆佶人方世良厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室东南大学无线电工程系南京210096

传统的盲均衡算法需要预先具有均衡器阶数的先验知识,提出一种带阶数检测的信道盲均衡算法,采用进化算法结合常数模代价函数对均衡器阶数、均衡器权系数进行联合进化操作寻优,同时实现阶数、权系数估计。利用模拟浅海水声信道数据进行... 详细信息

传统的盲均衡算法需要预先具有均衡器阶数的先验知识,提出一种带阶数检测的信道盲均衡算法,采用进化算法结合常数模代价函数对均衡器阶数、均衡器权系数进行联合进化操作寻优,同时实现阶数、权系数估计。利用模拟浅海水声信道数据进行的仿真实验结果表明:本算法可有效避免常数模算法在低估阶数时造成的性能下降,适用于未知阶数情况下的信道盲均衡。

关键词：盲均衡进化规划常数模算法水声信道

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齿鲸生物声呐发射特性与波束调控研究

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物理学报 2020年第15期69卷 169-180页

作者：宋忠长张宇魏翀杨武夷徐晓辉厦门大学海洋与地球学院水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361005 Centre for Marine Science and Technology Curtin UniversityGPO Box U1987Perth WA 6845Australia

齿鲸生物经过长期自然选择,进化出小巧、灵敏、高效的声呐系统.齿鲸生物声呐研究涉及海洋物理、声学、生物学、仿生学和信息学等学科,对于生物仿生、水声声呐、信号处理、水下探测与通信等领域具有参考价值.本文从声呐系统解剖结构、声... 详细信息

齿鲸生物经过长期自然选择,进化出小巧、灵敏、高效的声呐系统.齿鲸生物声呐研究涉及海洋物理、声学、生物学、仿生学和信息学等学科,对于生物仿生、水声声呐、信号处理、水下探测与通信等领域具有参考价值.本文从声呐系统解剖结构、声呐信号与声呐波束调控三方面出发介绍齿鲸声呐发射系统.首先,介绍如何利用计算机断层扫描成像与超声测量技术重建齿鲸声呐发射系统的高精度三维结构,获取其声速、密度分布,为声呐系统的功能研究建立基础.随后,探究声呐系统发出的声信号的特性,研究声信号与生物行为之间的联系.最后,参考齿鲸生物声呐解剖结构与声呐信号特性建立数值模型研究声发射系统的气质结构、软组织结构和骨质结构组成的声学多相介质对声波传播的控制作用.齿鲸生物能利用其声呐信号的多样性与声呐发射系统结构的复杂特性动态调整声波传播与波束形成.探究齿鲸生物声呐工作原理能加深对生物多相介质中的声传播过程的理解,有望为水下仿生声探测与感知技术的发展提供新思路.

关键词：齿鲸回声定位生物声呐发声物理机理

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鱼类目标的密度估计模型

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哈尔滨工程大学学报 2020年第10期41卷 1545-1552页

作者：汪梦婷袁飞程恩水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学) 福建厦门361005 山东省计算机网络重点实验室山东济南250014

为解决现有鱼类计数方法适用范围有限的问题,本文提出一种基于深度学习的密度图估计方法。依据人群密度估计方法,创建了鱼群密度估计数据集,并针对人群密度估计网络中使用空洞卷积产生的“网格效应”,提出将空洞卷积替换为混合空洞卷积... 详细信息

为解决现有鱼类计数方法适用范围有限的问题,本文提出一种基于深度学习的密度图估计方法。依据人群密度估计方法,创建了鱼群密度估计数据集,并针对人群密度估计网络中使用空洞卷积产生的“网格效应”,提出将空洞卷积替换为混合空洞卷积,建立了端到端的鱼群密度估计网络。分别在鱼类密度估计数据集和人群密度估计数据集ShanghaiTech上验证了密度估计网络的估计结果。实验结果表明:在鱼群密度估计数据集上,和其他密度估计网络相比,鱼群密度估计网络在MAE、MSE、PSNR、SSIM的评价中均取得最优评价;在人群密度估计数据集ShanghaiTech上,鱼群密度估计网络的密度估计结果在MAE、MSE、PSNR、SSIM的评价中均取得最优或次优结果。

关键词：深度学习数量统计密度分布卷积神经网络特征提取图像去噪高斯滤波渔业

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宽带水声发射系统换能器分段匹配方法研究

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兵工学报 2010年第3期31卷 297-302页

作者：陈友淦许肖梅雷开卓黄建国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 西北工业大学航海学院陕西西安710072

换能器与功率放大器之间的匹配网络设计是宽带大功率水声发射系统的关键技术之一。把水声换能器、功率放大器及其联系两者的匹配网络视为一整体，从系统的观点出发，提出了一种分频段匹配宽带水声换能器的处理方法。通过对水声换能器的... 详细信息

换能器与功率放大器之间的匹配网络设计是宽带大功率水声发射系统的关键技术之一。把水声换能器、功率放大器及其联系两者的匹配网络视为一整体，从系统的观点出发，提出了一种分频段匹配宽带水声换能器的处理方法。通过对水声换能器的导纳特性和发射电压响应的分析，合理地选择匹配网络参数。该方法能充分发挥换能器在不同频段中的特性，实现水声发射系统的宽频带工作。水池实验验证了该方案的有效性：在2～16kHz带宽范围内，发射电压响应级起伏△TVR和发射声源级起伏△SL均得到改善，尤其在感兴趣的4～15kHz的宽带范围内，功率因数得到显著改善，功放管耗明显降低，发射电压响应级起伏ATVR从21dB降到14dB，发射电压声源级起伏△SL从24dB降到7dB，但对功放的安全保护电路提出了更高的要求。

关键词：电子技术通信与信息系统水声发射系统换能器宽频带分段匹配

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高浓度沙泥沉降建模及对声传播能量的影响分析

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声学学报 2016年第3期41卷 409-419页

作者：袁飞钟张婷汪佳乐程恩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 厦门港口管理局安全监督与科技信息化处厦门361005

对非刚性水下目标和事件的检测是水下安全警戒的重要内容之一。论文以港口疏浚导致的短时海区内高浓度沙泥侵入为例,探索基于声传感器收发分置的非刚性水下目标检测方法。基于沙泥沉降和声线传播模型,研究非刚性目标在沉降过程中形状、... 详细信息

对非刚性水下目标和事件的检测是水下安全警戒的重要内容之一。论文以港口疏浚导致的短时海区内高浓度沙泥侵入为例,探索基于声传感器收发分置的非刚性水下目标检测方法。基于沙泥沉降和声线传播模型,研究非刚性目标在沉降过程中形状、位置变迁对声传播能量及结构的影响规律。计算机仿真与海上实验均表明,局部高浓度泥团在沉降过程中,其形状、密度等指标参数会随时间发生变迁,并对经过其沉降区域的声线能量及结构造成明显影响。通过检测接收声信号能量、结构随沙泥沉降变迁的关系,可实现对水下侵入目标存在性的检测,并为开展进一步的反演、跟踪提供支持,具有一定的研究意义和参考价值。

关键词：非刚性声传播水下目标传播模型声传感器计算机仿真收发分置探测信号声信道经验模态分解

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人工智能技术在水声通信中的研究进展

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哈尔滨工程大学学报 2020年第10期41卷 1536-1544页

作者：陈友淦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福建厦门361005 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102 厦门大学深圳研究院广东深圳518000

海洋环境大动态变化特性导致水声信道复杂的时-空-频变,传统水声通信技术难以有效地与之自适应匹配。目前仍无法研制出一种能在各类海洋环境下均满足水声业务指标的水声通信机,更难以在全天候条件下实现大规模、稳健可靠的水声通信组网... 详细信息

海洋环境大动态变化特性导致水声信道复杂的时-空-频变,传统水声通信技术难以有效地与之自适应匹配。目前仍无法研制出一种能在各类海洋环境下均满足水声业务指标的水声通信机,更难以在全天候条件下实现大规模、稳健可靠的水声通信组网应用。近年来,人工智能和大数据的迅速发展,为突破传统水声通信技术瓶颈、建设海洋物联网带来新思路。本文对国内外利用人工智能技术解决水声通信难题的研究状况进行了概述,结合水声信道特性梳理了水声通信领域应用人工智能技术的主要思路,围绕人工智能技术从水声通信物理层和网络层两方面进行归纳,最后对未来的人工智能与水声通信交叉研究进行总结展望。

关键词：水声声通信水声通信人工智能水下通信机器学习深度学习海洋物联网

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河道流量的高频声层析监测研究

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南京大学学报（自然科学版） 2015年第S1期51卷 60-63页

作者：郭宜君张宇赵宗曦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

海洋声层析作为一种有效的温流监测手段不仅可以用于大洋、近海等大中尺度海域的观测,同样可以应用于对河道、湖泊、航道等小尺度(几百米至上千米)的观测.声层析反演结果的分辨率主要取决于声波的频率以及声波传输时间的测量精度.为了... 详细信息

海洋声层析作为一种有效的温流监测手段不仅可以用于大洋、近海等大中尺度海域的观测,同样可以应用于对河道、湖泊、航道等小尺度(几百米至上千米)的观测.声层析反演结果的分辨率主要取决于声波的频率以及声波传输时间的测量精度.为了研究高频声层析在河道的应用,在福建省漳州市九龙江北溪的江东水库设置了两个可以发射高频声波的声层析观测站点.北溪的平均水深为8m,深度由中间向两岸递减,站点之间距离415m,观测中所采用的声波频率带宽为40~80kHz,中心频率为60kHz,采用声层析互易原理监测水库的温流参数变化.实验证明本文所使用的方法能够较稳定地测量出声波参数随传输环境的变化,所测得的互易声传输时间可以有效地反演出该区域的温流参数,说明海洋声层析技术在提高频率的情况下也适用于对河道这种小尺度水域的流量、温度监测.

关键词：河道流量声层析高频温流反演

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