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基于被动水声信号的加州鲈摄食强度识别 被引量:1
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作者 李路 周玉凡 +4 位作者 孙超奇 周铖钰 朱明 谭鹤群 万鹏 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第2期1-16,共16页
为解决高密度养殖加州鲈摄食强度识别难的问题,实现加州鲈的精准投喂,提出了一种基于被动水声信号的加州鲈鱼群摄食强度识别方法。该方法以高密度养殖条件下的加州鲈为研究对象,采用摄食声信号采集装置获取加州鲈鱼群的摄食声信号,经预... 为解决高密度养殖加州鲈摄食强度识别难的问题,实现加州鲈的精准投喂,提出了一种基于被动水声信号的加州鲈鱼群摄食强度识别方法。该方法以高密度养殖条件下的加州鲈为研究对象,采用摄食声信号采集装置获取加州鲈鱼群的摄食声信号,经预处理后提取摄食声信号的多种特征,通过随机森林、皮尔逊(Pearson)相关性分析及主成分分析筛选出较为重要的特征,基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和多层感知机(multi-layer perceptron,MLP)建立PSO-MLP鱼群摄食强度识别模型。结果表明:基于PCA特征选择的PSO-MLP识别模型的分类识别效果更好,其准确率达到97.88%,识别时长为6.24 s,与基于随机森林和基于皮尔逊相关性分析的模型相比,识别准确率分别提高2.61%和1.02%,识别时长缩短1.04 s和1.09 s。说明基于被动水声信号的加州鲈鱼群摄食强度识别方法有效提高了鱼群摄食强度识别的准确率和效率,可为智能投喂系统的开发提供技术支持。 展开更多
关键词 水产养殖 鱼类摄食强度 被动水声信号 加州鲈 特征提取
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机器学习方法在水声信号处理中的应用进展
2
作者 孟华 刘杨 +2 位作者 李杰 李想 牛奔 《应用声学》 北大核心 2025年第5期1382-1394,共13页
随着我国海洋事业的不断发展,水声信号处理技术在海洋资源开发、海洋环境监测和海洋安全等领域发挥着越来越重要的作用。近年来,机器学习方法在水声信号处理的应用中取得了一定突破。该文全面综述了机器学习方法在水声通信、水声被动定... 随着我国海洋事业的不断发展,水声信号处理技术在海洋资源开发、海洋环境监测和海洋安全等领域发挥着越来越重要的作用。近年来,机器学习方法在水声信号处理的应用中取得了一定突破。该文全面综述了机器学习方法在水声通信、水声被动定位、水声探测中的研究进展,典型应用包括基于机器学习的水声信道估计、被动声呐定位以及水声目标识别等。海洋声学问题通常具有高度非线性、高度复杂的典型特点,机器学习方法凭借出色的自动化特征提取和模式识别能力,可在这类问题的处理过程中实现优秀的拟合及分类效果。同时需要指出,机器学习方法在水声信号处理中的应用还存在一些挑战和问题,如数据量不足、数据质量低、算法复杂度高等,为此该文提供了进一步研究和探索的思路。 展开更多
关键词 水声信号处理 机器学习 水声通信 水声被动定位 水声探测
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传感器运动效应下水声信号传播速度未知的TOA/TOA-AOA水下无源定位方法 被引量:2
3
作者 孙霆 王威 +3 位作者 高婧洁 陈鹏 董阳阳 董春曦 《电子学报》 北大核心 2025年第2期409-419,共11页
现有无源定位模型均假定运动传感器的位置在电磁波信号传播过程中不变或近似不变,该模型对于自由空间中电磁波信号定位场景较为合理.然而在声波、地震波等慢信号定位场景中,传感器与目标相对运动导致的定位移动距离与信号传播距离的比... 现有无源定位模型均假定运动传感器的位置在电磁波信号传播过程中不变或近似不变,该模型对于自由空间中电磁波信号定位场景较为合理.然而在声波、地震波等慢信号定位场景中,传感器与目标相对运动导致的定位移动距离与信号传播距离的比值不容忽略,继续采用现有无源定位模型可能会带来较大性能损失.针对该问题,本文以水声定位为例,开展存在传感器运动效应(Sensor Motion Effect,SME)和未知水声信号传播速度的无源定位方法研究.首先建立存在SME的水下无源定位观测模型,分析现有定位模型未考虑SME的性能损失原因,并导出新模型下的克拉美-罗下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB);随后提出联合估计合作目标位置与水声信号传播速度的闭式解;最后通过理论分析与仿真实验验证了本文所提方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 无源定位 传感器运动效应 未知水声信号传播速度 克拉美-罗下界 闭式解
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三种典型水声信号类型检测特性对比分析
4
作者 许佳丽 高飞 +2 位作者 范龙 李国富 甘忠良 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2024年第4期58-63,共6页
水声信号的选择是传播损失调查工作中的重要环节,为进一步研究不同信号类型的检测性能,通过仿真研究与试验数据分析,对CW、扫频、伪随机编码这3种典型的水声信号类型检测性能进行了对比研究。其中,仿真研究使用射线理论模型中Bellhop程... 水声信号的选择是传播损失调查工作中的重要环节,为进一步研究不同信号类型的检测性能,通过仿真研究与试验数据分析,对CW、扫频、伪随机编码这3种典型的水声信号类型检测性能进行了对比研究。其中,仿真研究使用射线理论模型中Bellhop程序计算宽带频域声信号,经傅里叶合成技术转化为时频声信号;信号检测性能分析采用带通滤波、匹配滤波和短时傅里叶变换方法开展。经对比后发现扫频信号和伪随机编码信号经匹配滤波后的信号主峰时频宽度小、幅度大,旁瓣小,易于区分,可获取信号多途到达结构,这对后续分析工作中反推反射系数有一定的优势。 展开更多
关键词 水声信号检测 水声信号类型 匹配滤波 带通滤波 短时傅立叶变换
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基于多层优选卷积的水声信号样本自动标注方法
5
作者 王红滨 张帅 +1 位作者 何鸣 陈夏可 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期758-763,共6页
针对深度学习在水声研究领域的应用中面临大数据量要求和现有样本量限制的问题,本文提出了一种多层优选卷积网络模型。通过基于相似度的优选方法选出最佳卷积核,以提取更具代表性的特征。利用探索层特征融合策略,叠加多层卷积输出,获取... 针对深度学习在水声研究领域的应用中面临大数据量要求和现有样本量限制的问题,本文提出了一种多层优选卷积网络模型。通过基于相似度的优选方法选出最佳卷积核,以提取更具代表性的特征。利用探索层特征融合策略,叠加多层卷积输出,获取更全面的特征信息。采用约减策略优化模型,有效缩短运算时间。通过优选、特征融合和注意力机制,有效解决此类问题。实验结果表明,该模型在数据集上取得的最好的标注准确率为高基线模型1.12%;同时运行时间减少了43.5%。因此,该模型的使用提高了水声信号标注的准确率和效率。 展开更多
关键词 水声信号 自动标注 声纹识别 多层优选卷积模型 时间优化 注意力机制 特征融合
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多目标击水声信号特征关联方法
6
作者 李研赫 邹男 +4 位作者 张丽敏 刘冰 修贤 吴宗铮 傅可一 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1921-1932,共12页
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。通过经验模态分解将检测到... 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。 展开更多
关键词 水声信号 多目标关联 瞬态信号 特征关联
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基于小波变换的主动水声信号检测 被引量:3
7
作者 余秋星 符新伟 李志舜 《声学技术》 CSCD 2003年第2期102-104,共3页
信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究,发现其具有1/f衰减特性,同时利用小波变换对1/f信号有类似K-L展开的作用,提出了一种基于小波变换的信号检测方法,对1/f噪声背景下的主动水声信号进行... 信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究,发现其具有1/f衰减特性,同时利用小波变换对1/f信号有类似K-L展开的作用,提出了一种基于小波变换的信号检测方法,对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测;文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性;同时,将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较,仿真试验结果表明了本方法的有效性。 展开更多
关键词 小波变换 主动水声信号检测 检测性能 检验统计量 统计分布特性 水声信号处理
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LabVIEW在水声信号处理系统中的应用 被引量:2
8
作者 周惠 韩焱 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2007年第5期73-76,80,共5页
介绍了水声信号定位系统的工作原理;基于LabVIEW的诸多优点,采用LabVIEW搭建了该系统的软件平台,提供了良好的计算机用户图形操作界面;针对水声信号的特点,搭建了滤波器、频谱分析等处理单元,具有较强的水声信号处理能力。此外,还将LabV... 介绍了水声信号定位系统的工作原理;基于LabVIEW的诸多优点,采用LabVIEW搭建了该系统的软件平台,提供了良好的计算机用户图形操作界面;针对水声信号的特点,搭建了滤波器、频谱分析等处理单元,具有较强的水声信号处理能力。此外,还将LabVIEW和MATLAB混合编程技术应用于水声信号处理,能达到更好的处理效果。仿真结果表明了该软件系统的有效性。 展开更多
关键词 水声信号定位系统 水声信号处理 LABVIEW MATLAB
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基于奇异谱分解的水声信号降噪方法研究 被引量:22
9
作者 李亚安 王洪超 陈静 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期524-527,共4页
通过对水声信号进行相空间重构,并对重构后的轨迹矩阵进行奇异值分解,得到表征信号能量和噪声强度的奇异谱。对奇异谱进行分析,得到反映噪声强度的噪声平台。对于那些大于噪声平台的特征值,它们具有较大的方差,对应较大的信噪比。利用... 通过对水声信号进行相空间重构,并对重构后的轨迹矩阵进行奇异值分解,得到表征信号能量和噪声强度的奇异谱。对奇异谱进行分析,得到反映噪声强度的噪声平台。对于那些大于噪声平台的特征值,它们具有较大的方差,对应较大的信噪比。利用具有较大方差特征值对应的特征矢量重构状态空间,也就等效于得到了具有较大信噪比改善的重构。通过对3类多个样本的实际水声信号采用奇异值分解进行降噪处理,得到了较为满意的降噪效果,降噪后的信号波形基本上消除了噪声干扰,为水声信号的进一步处理奠定了基础。 展开更多
关键词 信号处理 降噪系统 水声信号
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α稳定分布的水声信号处理新方法 被引量:13
10
作者 张安清 邱天爽 章新华 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第8期1201-1204,共4页
本文依据分数低阶统计信号处理理论和舰船辐射噪声信号特性,提出了水声信号新的噪声模型,分析了常规LMS滤波方法在非高斯α稳定分布噪声下性能退化的原因,提出了基于分数低阶p-范数的LMP,NLMP水声信号自适应降噪滤波方法,并分析了参数p... 本文依据分数低阶统计信号处理理论和舰船辐射噪声信号特性,提出了水声信号新的噪声模型,分析了常规LMS滤波方法在非高斯α稳定分布噪声下性能退化的原因,提出了基于分数低阶p-范数的LMP,NLMP水声信号自适应降噪滤波方法,并分析了参数p值的选取对LMP滤波效果的影响。理论分析和计算机仿真结果表明这种方法在高斯和非高斯α稳定分布条件下都具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 分数低阶统计量 Α稳定分布 舰船辐射噪声 水声信号 检测
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一种分布式水声信号检测系统的融合算法 被引量:9
11
作者 相明 王昭 +1 位作者 李宏 赵俊渭 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期237-240,共4页
给出了一种多传感器数据融合的融合算法 ,并将其用于分布式水声信号检测系统中多部声呐的信息综合。各部声呐的观测可以是相互独立的 ,也可以是相关的。计算机仿真结果表明 。
关键词 水声信号检测 分布式检测系统 检测融合
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水声信号盲分离的实数算法与复数算法 被引量:8
12
作者 倪晋平 马远良 杨坤德 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期44-48,共5页
分析了实数算法和复数算法实现水声信号盲分离的原理,对几种没有复数形式的盲分离算法极出了修改,修改后的算法可以完成复数信号的盲分离。在三元均匀线列阵上对几种典型的算法如 FASTICA、ACY和 EASI算法分离水声信号的性能进行了... 分析了实数算法和复数算法实现水声信号盲分离的原理,对几种没有复数形式的盲分离算法极出了修改,修改后的算法可以完成复数信号的盲分离。在三元均匀线列阵上对几种典型的算法如 FASTICA、ACY和 EASI算法分离水声信号的性能进行了仿真。结果表明,在精确补偿延时形成波束的条件下实数算法性能与复数算法一致;在基阵几何尺寸存在误差和延时补偿不精确的条件下,实数算法无效,复数算法仍保持良好的性能。 展开更多
关键词 盲源分离 均匀线列阵 水声信号 实数算法 复数算法 信号处理
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扩展联合对角化法的水声信号盲分离技术 被引量:8
13
作者 张安清 邱天爽 章新华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2003年第9期1058-1060,1083,共4页
分析了舰船噪声阵列声纳观测信号的多途卷积混叠特性和盲源信号分离问题及扩展信号瞬态混合形式下的四阶累积量联合对角化方法。研究了适合多源多途水声信号盲分离技术及波形恢复、修改后的算法对抑制环境噪声的有效性。用仿真信号和水... 分析了舰船噪声阵列声纳观测信号的多途卷积混叠特性和盲源信号分离问题及扩展信号瞬态混合形式下的四阶累积量联合对角化方法。研究了适合多源多途水声信号盲分离技术及波形恢复、修改后的算法对抑制环境噪声的有效性。用仿真信号和水池实验实录信号对修改后的盲分离算法进行了检验,取得了满意的效果。 展开更多
关键词 高阶累积量 盲分离 舰船噪声 水声信号
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一种新型水声信号发射机的设计与研究 被引量:10
14
作者 江磊 蔡平 +1 位作者 杨娟 王逸林 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期676-679,共4页
设计并实现了一种体积小、效率高的水声信号发射机,是一些使用电池供电的水声设备(如便携式水声通信设备、便携式水下探测设备等)的关键技术。为满足这些需求,该文从基本理论出发,结合现代音响功放的理论、经验和设计方法,提出了一种全... 设计并实现了一种体积小、效率高的水声信号发射机,是一些使用电池供电的水声设备(如便携式水声通信设备、便携式水下探测设备等)的关键技术。为满足这些需求,该文从基本理论出发,结合现代音响功放的理论、经验和设计方法,提出了一种全新的微型水声信号发射机设计方案,且通过2007年3月的湖上试验验证了所提出的方案。 展开更多
关键词 水声信号发射机 声纳 匹配网络
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基于被动水声信号的淡水鱼种类识别 被引量:5
15
作者 李路 涂群资 +3 位作者 黄汉英 赵思明 熊善柏 马章宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期166-171,共6页
针对淡水鱼种类自动识别问题,采用被动水声信号作为数据源,运用维纳滤波和采样降噪法对水声信号进行预处理,通过4层小波包分解算法提取频段能量,结合信号的短时平均能量和短时平均过零率构建特征向量,使用概率神经网络分类器实现了淡水... 针对淡水鱼种类自动识别问题,采用被动水声信号作为数据源,运用维纳滤波和采样降噪法对水声信号进行预处理,通过4层小波包分解算法提取频段能量,结合信号的短时平均能量和短时平均过零率构建特征向量,使用概率神经网络分类器实现了淡水鱼种类的快速识别,研究了不同平滑因子取值对识别效果的影响。结果表明,当平滑因子为9~19时识别效果最佳,其中草鱼、鳊鱼、鲫鱼的识别正确率均为100%,无鱼状态的识别正确率为77.3%,总正确率为94.3%。 展开更多
关键词 淡水鱼 被动水声信号 种类识别 概率神经网络
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水声信号的混沌特征参数提取与分类研究 被引量:6
16
作者 李钢虎 李亚安 贾雪松 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期170-174,共5页
研究了水声信号的混沌特征参数提取以及利用混沌特征参数的水声信号分类。讨论了水声信号的关联维数、最大Lyapunov指数以及时间序列h2熵等混沌特征参数的计算以及它们在水声信号特征提取、分类中的应用。通过对不同类别、一定样本数量... 研究了水声信号的混沌特征参数提取以及利用混沌特征参数的水声信号分类。讨论了水声信号的关联维数、最大Lyapunov指数以及时间序列h2熵等混沌特征参数的计算以及它们在水声信号特征提取、分类中的应用。通过对不同类别、一定样本数量的实测水声数据计算它们的混沌特征参数,验证了水声信号不仅具有混沌特性,而且它们的某些混沌特征参数具有可分性。 展开更多
关键词 混沌 水声信号 特征提取
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基于自适应高斯核函数时频分布的水声信号处理研究 被引量:6
17
作者 李亚安 王军 李钢虎 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期3230-3233,共4页
时频分析被广泛应用于水下目标宽带回波信号以及短时瞬态信号的处理。在水声信号的特征检测和分类方面,时频分析的时变谱提供了区分不同类别目标信号的特征信息。提出一种基于自适应核函数时频分布的水声信号处理方法。与固定核函数时... 时频分析被广泛应用于水下目标宽带回波信号以及短时瞬态信号的处理。在水声信号的特征检测和分类方面,时频分析的时变谱提供了区分不同类别目标信号的特征信息。提出一种基于自适应核函数时频分布的水声信号处理方法。与固定核函数时频分布相比,自适应高斯核函数时频分布由于它的核函数随信号而自适应改变,因此对交叉项有很好的抑制效果。计算结果表明,对于多分量线性调频水声信号,采用高斯核函数自适应时频分析不仅对交叉项具有很好的抑制作用,而且对信号的自分量具有较好的聚集作用。 展开更多
关键词 时频分析 水声信号 自适应高斯核函数 目标宽带信号
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基于被动水声信号的淡水鱼混合比例识别 被引量:3
18
作者 黄汉英 杨咏文 +3 位作者 李路 赵思明 熊善柏 涂群资 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期215-221,共7页
针对淡水鱼混合比例识别问题,以鳊鱼和鲫鱼为研究对象,通过水听器采集不同混合比例下的淡水鱼被动水声信号,利用butter函数进行信号预处理,分别提取短时平均能量、短时平均过零率、4层小波包分解频段能量、平均Mel频率倒谱系数、基于功... 针对淡水鱼混合比例识别问题,以鳊鱼和鲫鱼为研究对象,通过水听器采集不同混合比例下的淡水鱼被动水声信号,利用butter函数进行信号预处理,分别提取短时平均能量、短时平均过零率、4层小波包分解频段能量、平均Mel频率倒谱系数、基于功率谱的主峰频率和主峰值等特征,构建特征向量,建立了基于主成分分析的支持向量机混合比例识别模型。分析了不同混合比例的淡水鱼水声信号之间的显著性差异,研究了主成分个数对模型识别率的影响。结果表明,平均Mel频率倒谱系数对淡水鱼混合比例识别效果最优,主成分个数为19时,平均识别正确率为96.43%,Kappa系数为0.96。 展开更多
关键词 淡水鱼 被动水声信号 比例识别 主成分分析 支持向量机
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基于局部投影理论的水声信号降噪处理研究 被引量:5
19
作者 李亚安 贾雪松 孙进才 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期147-151,共5页
采用基于非线性动力学系统的局部投影非线性降噪理论,研究了水下目标舰船辐射噪声的非线性降噪问题。在讨论嵌入维数和延迟时间对降噪效果影响的同时,分析了局部投影邻域半径ε对降噪效果的影响。利用信号的噪声强度估计局部投影邻域半... 采用基于非线性动力学系统的局部投影非线性降噪理论,研究了水下目标舰船辐射噪声的非线性降噪问题。在讨论嵌入维数和延迟时间对降噪效果影响的同时,分析了局部投影邻域半径ε对降噪效果的影响。利用信号的噪声强度估计局部投影邻域半径ε,对信号进行降噪处理,不仅使算法结构简单,而且保证了算法的收敛性。通过对含噪Lorenz模型和实际舰船信号进行降噪处理,得到了较为满意的结果。 展开更多
关键词 混沌 局部投影非线性降噪 水声信号
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基于虚拟仪器的水声信号采集与处理 被引量:8
20
作者 张自嘉 王昌明 刘伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期205-207,共3页
利用数据采集卡和LabVIEW软件对水声信号进行采集和处理,实现了对水下特定目标的声频特性分析。利用由8个换能器组成的水听器阵,通过8通道数据采集卡对水下目标的噪声进行采集,实现了对水下目标定位的初步研究和算法验证。利用虚拟仪器... 利用数据采集卡和LabVIEW软件对水声信号进行采集和处理,实现了对水下特定目标的声频特性分析。利用由8个换能器组成的水听器阵,通过8通道数据采集卡对水下目标的噪声进行采集,实现了对水下目标定位的初步研究和算法验证。利用虚拟仪器方便地实现了对水声信号的采集、处理,以及对水下目标测量时,为传感器结构和算法的确定提供参考。 展开更多
关键词 虚拟仪器 水声信号 数据采集 波束形成
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