检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第4期74卷 55-64页

作者：李惟嘉申晓红李亚安张奎西北工业大学航海学院西安710072 西北工业大学海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室西安710072 西安精密机械研究所西安710075

复杂系统的非线性动力学研究一直是物理学领域的重点,因为其有助于提高系统建模的精度,从而实现更准确的系统分析与预测.非线性特征参数,如熵和李雅普诺夫指数,能够有效揭示复杂系统中隐含的动力学特性.与传统的一维时间序列数据相比,... 详细信息

复杂系统的非线性动力学研究一直是物理学领域的重点,因为其有助于提高系统建模的精度,从而实现更准确的系统分析与预测.非线性特征参数,如熵和李雅普诺夫指数,能够有效揭示复杂系统中隐含的动力学特性.与传统的一维时间序列数据相比,多通道阵列数据包含更多关于非线性系统动力学的信息,相空间重构后的数据矩阵在结构上也与多通道阵列数据展现出相似的特性.然而,现有的非线性特征参数计算方法仅适用于一维时间序列.仅选取多通道数据中的一个通道来计算非线性特征参数,会导致大量系统信息的浪费,从而降低了非线性特征参数的性能与精度.本文针对含有相空间重构的多尺度样本熵与多尺度排列熵两种经典非线性特征参数,利用阵列多通道数据代替算法中的相空间重构以提升算法性能.通过分析相空间重构参数与实际阵列结构参数之间的关系,给出嵌入维数、时间延迟与阵元个数、阵元间距之间的关系.通过构造多组仿真阵列数据,分别计算其多尺度样本熵和多尺度排列熵.结果表明,使用阵列数据代替相空间重构可以有效地提升两种熵算法的性能.其中,使用阵列数据的多尺度样本熵算法可以在低信噪比下对含噪目标信号与背景噪声进行有效地区分,而使用阵列数据的多尺度排列熵算法可以更准确地揭示信号在不同时间尺度上的复杂度.进一步地,实测阵列数据分析也与仿真结果一致,证明了阵列数据含有更丰富的系统信息.而其隐含的更多信息可以有效地提升非线性特征参数的性能,实现对不同类型系统的准确区分.

关键词：非线性动力学阵列数据分析多尺度样本熵多尺度排列熵

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前视声呐图像小目标智能感知与跟踪算法

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哈尔滨工程大学学报 2025年第1期46卷 129-137页

作者：贾昊明于晓阳周天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业和信息化部重点实验室(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 极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对传统深度学习模型对小目标感知能力有限的难题,本研究首先提出基于注意力机制的YOLOv5_cs检测模型,在此基础上通过声呐图像公开数据集开展模型预训练,利用迁移学习来增强网络对目标的特征提取能力。联合DeepSORT应用于多目标跟踪任... 详细信息

针对传统深度学习模型对小目标感知能力有限的难题,本研究首先提出基于注意力机制的YOLOv5_cs检测模型,在此基础上通过声呐图像公开数据集开展模型预训练,利用迁移学习来增强网络对目标的特征提取能力。联合DeepSORT应用于多目标跟踪任务中,通过对真实水池实验中采集的多目标跟踪数据集的测试结果分析表明:本研究提出的算法相比于传统YOLOv5联合DeepSORT算法,多项评价指标得到提升,其中多目标跟踪准确度指标提升了4.85%,多目标跟踪精度指标提升了0.95%,身份识别精度得分指标提升了2.66%。同时提出的算法较好地解决了目标形态发生变化条件下目标检测效果不佳导致的错跟、漏跟等问题,具有较高实际应用潜力。

关键词：前视声呐图像多目标跟踪深度学习注意力机制模块空间转深度非跨步卷积迁移学习 YOLOv5_cs

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潜艇主艇体模型水下水动力特性的数值分析

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哈尔滨工程大学学报 2025年第2期46卷 292-300页

作者：王欢方尔正洪连进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业和信息化部重点实验室(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

本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试... 详细信息

本文使用STAR-CCM+仿真软件对Suboff主艇体模型的三维粘性流场进行数值研究,以获得具有较高精度的数值计算方法。通过将仿真结果和试验结果对比,分析不同的湍流模型和网格划分对计算结果的影响。结果表明:雷诺应力湍流模型仿真结果与试验结果最接近;当速度分别为5.92、10.00、11.84、13.92、16.00和17.99 kn时,相对误差小于3%的壁厚取值范围分别为:0.000 2~0.000 8 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 04~0.000 06 m、0.000 03~0.000 05 m、0.000 02~0.000 1 m、0.000 04~0.000 2 m,棱柱层总厚度取值范围为0.013~0.12 m,也可直接用公式计算。基于模拟分析结果,给出了AFF-1在改进网格划分方法后较为理想的数值计算结果。最后选择AFF-2模型验证了本文计算方法的准确性。

关键词：数值计算水下 Suboff主艇体模型 Suboff全附体模型湍流模型棱柱层第一层厚度总厚度

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Jensen-Bregman LogDet散度在正定矩阵流形上的水声传感器阵列DOA估计

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兵工学报 2025年第2期46卷 338-346页

作者：王柱颖闫永胜张红伟锁健何轲王海燕西北工业大学航海学院陕西西安710072 海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室陕西西安710072 陕西科技大学电子信息与人工智能学院陕西西安710016

由于传统的欧式空间方法无法有效反映协方差矩阵之间的差异,而导致信息损失,为了解决这一问题,提出了一种基于詹森-布雷格曼洛格德特散度(Jensen-Bregman LogDet divergence)的阵列波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法,将目标... 详细信息

由于传统的欧式空间方法无法有效反映协方差矩阵之间的差异,而导致信息损失,为了解决这一问题,提出了一种基于詹森-布雷格曼洛格德特散度(Jensen-Bregman LogDet divergence)的阵列波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法,将目标方位估计问题转化为矩阵流形上两点间的几何距离问题,揭示了方位估计与黎曼空间矩阵流形的映射规律,从而得到了几何距离最小值处对应的角度即为目标入射角度的结论,并通过构建两个强鲁棒性的矩阵流形,完成了矩阵信息几何DOA估计理论模型的建立。通过模拟仿真与实测数据对所新方法进行了验证。验证结果表明:与现有的最小方差无失真响应算法和多信号分类算法相比,新方法在低信噪比环境下拥有更好的估计精度;新方法的应用具有一定的实际意义和应用前景,可以为海洋防御及民用领域中的水下目标方位估计等提供坚实的技术支持。

关键词：海洋阵列波达方向估计詹森-布雷格曼洛格德特散度矩阵流形矩阵信息几何

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多模耦合宽带Ⅳ型弯张换能器

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声学学报 2025年第1期50卷 149-156页

作者：卢苇叶皓棠哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨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

为拓展水声换能器的工作带宽,解决多模耦合换能器存在模态耦合效果不佳的问题,利用等效电路法研究了换能器振动模态相位对模态耦合能力的影响,提出了换能器振动模态相位的获取和调控以及提升模态耦合能力的方法。重点分析了Ⅳ型弯张换... 详细信息

为拓展水声换能器的工作带宽,解决多模耦合换能器存在模态耦合效果不佳的问题,利用等效电路法研究了换能器振动模态相位对模态耦合能力的影响,提出了换能器振动模态相位的获取和调控以及提升模态耦合能力的方法。重点分析了Ⅳ型弯张换能器一阶、二阶振动模态的相位特点,提出在换能器椭圆壳体上增加空腔结构以调整二阶弯张振动模态相位,从而构建利用一阶、二阶弯张振动模态耦合实现宽带发射的宽带Ⅳ型弯张换能器。制作了宽带Ⅳ型弯张换能器样机,其工作带宽覆盖2~7 kHz,实现了一阶弯张振动模态与二阶弯张振动模态的有效耦合,验证了所提方法的有效性。

关键词：多模耦合等效电路法振动模态 Ⅳ型弯张换能器

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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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速率自适应的海面物联网跨层机会传输协议

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控制与决策 2025年第1期40卷 180-186页

作者：赵瑞琴张东健全豪刘创源王海燕西北工业大学航海学院西安710072 海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室(西北工业大学) 西安710072 西北工业大学国家卓越工程师学院西安710072 陕西科技大学电子信息与人工智能学院西安710071

海面物联网在海洋观测、海域监测等应用中发挥着重要作用.复杂动态海洋环境造成海洋网络链路状态、链路质量的时变特征,且其给海面物联网带来了严峻挑战,为此,将物理层自适应数据速率、媒体访问控制(MAC)层载波侦听多址接入与网络层机... 详细信息

海面物联网在海洋观测、海域监测等应用中发挥着重要作用.复杂动态海洋环境造成海洋网络链路状态、链路质量的时变特征,且其给海面物联网带来了严峻挑战,为此,将物理层自适应数据速率、媒体访问控制(MAC)层载波侦听多址接入与网络层机会路由联合进行跨层设计,提出速率自适应海面物联网跨层传输协议,通过3次握手机制机会性选择最佳转发结点并基于动态信噪比实现传输速率实时自适应调整,旨在提高动态复杂海洋环境下海面物联网的稳健性.陆地和湖上试验结果表明,所提协议在数据包交付率、能耗与时延方面性能优异,可为复杂动态海洋环境中海面物联网数据的高效传输提供重要的技术途径.

关键词：海洋物联网机会路由网络速率自适应 LoRa 海洋链路

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结构声源浅海辐射声场计算及特性研究

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哈尔滨工程大学学报 2025年第1期46卷 119-128页

作者：王佳张揽月胡博吴迪胡雪茹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

针对浅海环境影响噪声测量准确性的问题,本文开展水下航行器类结构声源在浅海环境下辐射声场计算及特性研究。基于联合有限元等效源法与声传播模型相结合的方法建立结构声源在浅海环境下辐射声场计算模型,对该模型进行改进以提升计算效... 详细信息

针对浅海环境影响噪声测量准确性的问题,本文开展水下航行器类结构声源在浅海环境下辐射声场计算及特性研究。基于联合有限元等效源法与声传播模型相结合的方法建立结构声源在浅海环境下辐射声场计算模型,对该模型进行改进以提升计算效率,并对其有效性进行验证。分析声源频率、海水深度、潜深及声速剖面等因素对结构声源与点源辐射声场的影响。结果表明:在近距离处,结构声源的辐射声场与点源相比更为复杂,但随着距离的增加,二者有一定的相似性。声源在高频段的辐射声场相较低频段更为复杂。随着声源与界面距离的增加,在近距离处的声场分布接近于自由场中的声场分布。声速剖面在近距离处对声场影响较小,但随着距离的增加,影响逐渐增大。

关键词：波导结构有限元法等效源法射线声学简正波声场特性声传播

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超声冲击辅助电弧增材制造18Ni-350马氏体时效钢组织性能研究

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机械工程学报 2025年第2期61卷 162-171页

作者：杨纯攀王小伟李雪松杨东青黄勇彭勇王克鸿南京理工大学受控电弧智能增材技术工业和信息化部重点实验室南京210094 海洋石油工程股份有限公司天津300461

针对电弧增材制造马氏体时效钢存在粗大树枝晶微观特征导致较差力学性能的现象,采用超声冲击辅助电弧增材制造18Ni-350马氏体钢直壁体,研究超声冲击对微观组织、力学性能的影响。结果表明,超声冲击可以抑制粗大树枝晶形成,改变晶粒生长... 详细信息

针对电弧增材制造马氏体时效钢存在粗大树枝晶微观特征导致较差力学性能的现象,采用超声冲击辅助电弧增材制造18Ni-350马氏体钢直壁体,研究超声冲击对微观组织、力学性能的影响。结果表明,超声冲击可以抑制粗大树枝晶形成,改变晶粒生长形态,细化晶粒。相比于直接沉积试样,超声冲击辅助试样中奥氏体的含量几乎不变,但其尺寸明显减小并更均匀。除此之外,直接沉积试样观察到Ni3Ti的析出相,而超声冲击试样中未观察到析出相。经过固溶时效热处理后,超声冲击件的微观组织产生再结晶现象,其横向、纵向抗拉强度分别达到2079.5 MPa和2109.5 MPa,极限伸长率达到6.95%。超声冲击试样的力学性能要优于直接沉积件,超声冲击对时效硬化响应效果更为显著。

关键词：马氏体时效钢超声冲击电弧增材制造微观组织力学性能

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一种用于小平台的矢量声压组合垂直阵性能研究

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哈尔滨工程大学学报 2025年第3期46卷 521-528页

作者：刘亚东方尔正霍中皓哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨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) 黑龙江哈尔滨150001 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

针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并... 详细信息

针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并对组合垂直阵的频率特性进行分析。理论研究结果表明:该阵列不仅能够为垂直阵增添水平方位估计能力,而且可以通过三维空间内增益的转化将垂直阵在俯仰方向上的增益转化为水平方向上的增益。通过增益转化,N元组合垂直阵在水平方向上可获得5lg N的增益;平均声强器算法充分弱化了组合垂直阵对信号频率的要求,使其在f_(0)~2f_(0)内可以获得足够大的水平增益。海试的试验结果验证了本文理论的正确性。

关键词：小平台声呐组合垂直阵矢量水听器声压水听器被动探测增益转化方位估计平均声强器

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