基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号多维参数估计 被引量：1

1

作者 王哲睿 王燕 +1 位作者 王逸林 梁国龙 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期454-465,共12页

针对传统方法对水下非合作跳频信号的多维参数估计效果不佳的问题,提出一种基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号空时频参数估计方法。利用矢量水听器声压通道与振速通道的接收信号建立时频域的短时互谱分布,分析噪声与信号... 针对传统方法对水下非合作跳频信号的多维参数估计效果不佳的问题,提出一种基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号空时频参数估计方法。利用矢量水听器声压通道与振速通道的接收信号建立时频域的短时互谱分布,分析噪声与信号在时频域分布的差异,通过迭代去噪法与连通域方法,对噪声进行抑制并平滑每跳的能量分布;采用复声强法对短时互谱矩阵进行处理,得到清晰稳定的跳频信号空时频分布;提取空时频分布的脊线并利用Haar小波变换对脊线进行奇异点检测,估计出信号的多维参数。仿真和水池试验结果表明,当信噪比大于-5 dB时,所提方法得到的参数估计归一化均方根误差小于0.05。 展开更多

关键词 单矢量水听器 时频声强法 空时频分布 多维参数估计 跳频信号

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基于定向收发的水声通信网络邻节点发现机制 被引量：2

2

作者 杨健敏 乔钢 +1 位作者 聂东虎 马璐 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期2765-2771,共7页

针对水声通信网络邻节点发现困难的问题,该文提出一种基于定向收发的邻节点发现机制。该机制中节点只采用定向方式发送和接收信号,能够避免增益不对称引起的隐藏终端问题,增加网络覆盖范围;时间被划分为邻节点发现时隙和侦听回复时隙,... 针对水声通信网络邻节点发现困难的问题,该文提出一种基于定向收发的邻节点发现机制。该机制中节点只采用定向方式发送和接收信号,能够避免增益不对称引起的隐藏终端问题,增加网络覆盖范围;时间被划分为邻节点发现时隙和侦听回复时隙,发现时隙中节点发送HELLO信号,然后接收邻节点回复的REPLY信号,侦听回复时隙中节点侦听源节点发送的HELLO信号,然后回复REPLY信号,节点通过基于竞争的HELLO/REPLY两路握手以直接发现和间接发现两种方式完成邻节点发现,能够克服"聋"节点问题,提升邻节点发现效率。仿真结果表明,在不同的网络节点密度与发射天线波束扇区数目条件下,该邻节点发现机制相比随机两路邻节点发现机制,邻节点平均发现时延更短,邻节点发现率更高。 展开更多

关键词 水声通信网络 邻节点发现 定向天线

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移动单载波水声通信中的有效空时处理技术 被引量：1

3

作者 张友文 石绍琦 +1 位作者 黄福朋 孙大军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期641-648,共8页

针对宽带多普勒补偿的问题,本文提出了一种基于自适应宽带多普勒补偿技术的有效空时接收机技术,该接收机由自适应空间预综合器、多路插值器和基于信道估计的多路等效自适应判决反馈均衡器组成;本文提出的接收机结构在保证接收机性能的... 针对宽带多普勒补偿的问题,本文提出了一种基于自适应宽带多普勒补偿技术的有效空时接收机技术,该接收机由自适应空间预综合器、多路插值器和基于信道估计的多路等效自适应判决反馈均衡器组成;本文提出的接收机结构在保证接收机性能的前提下,利用空间预综合器降低了接收机处理复杂度;采用联合自适应宽带多普勒补偿、自适应信道估计与均衡技术利用最小均方误差准则更新接收机系数,提高自适应接收机在移动条件下的稳健性。湖试试验验证了本文接收机的有效性,试验结果表明:本文提出的接收机结构可以有效补偿高速移动通信信号的宽带多普勒效应,实现高速移动平台间水声通信。 展开更多

关键词 水声通信 空间预综合技术 宽带信号多普勒补偿 自适应并行信道估计 自适应RLS算法 相位追踪 判决反馈均衡器 最小均方误差

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BELLHOP3D模型的多核并行及性能评估

4

作者 蓝强 马树青 +2 位作者 朴胜春 肖汶斌 王勇献 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期468-473,共6页

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... 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%。 展开更多

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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基于级数展开的位置误差加权定位方法

5

作者 蔡傲潮 莫世奇 +1 位作者 陈峰 姚晔东 《海军航空大学学报》 2024年第3期322-328,共7页

随着对海洋探索的愈加深入,对水下目标探测能力的要求也愈发严格。针对噪声干扰严重时算法性能大幅度下降的问题,文章主要研究仅利用分布式矢量水听器的波达方向信息对未知目标进行融合定位。在已有的基于位置误差加权方法的基础上,利... 随着对海洋探索的愈加深入,对水下目标探测能力的要求也愈发严格。针对噪声干扰严重时算法性能大幅度下降的问题,文章主要研究仅利用分布式矢量水听器的波达方向信息对未知目标进行融合定位。在已有的基于位置误差加权方法的基础上,利用几何二次约束减小波达方位角量测误差,并结合泰勒级数展开,将一阶权值推导至高阶,解决在低信噪比情况下定位精度差的问题。仿真结果表明:相对于传统的基于方差倒数的自适应加权算法,该方法在定位精度上有很大提高,尤其在低信噪比的情况下效果显著。 展开更多

关键词 几何约束 泰勒级数 矢量水听器 融合定位 低信噪比

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多波束声呐基阵一体化自校准方法 被引量：5

6

作者 魏波 周天 +2 位作者 李超 邢天耀 李海森 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期792-798,共7页

为了保证多波束测深系统的探测精度,在系统组装前需要对多阵元接收换能器基阵进行指向性测量和目标方位波束响应校准。针对常规方法中图像散焦问题存在的不足,本文提出了一种多波束声呐基阵一体化自校准方法,将换能器基阵和信号调理采... 为了保证多波束测深系统的探测精度,在系统组装前需要对多阵元接收换能器基阵进行指向性测量和目标方位波束响应校准。针对常规方法中图像散焦问题存在的不足,本文提出了一种多波束声呐基阵一体化自校准方法,将换能器基阵和信号调理采集电路一体化测量,利用目标方位波束响应输出测量换能器基阵波束指向性。推导了阵元间距误差对测深结果产生的影响,采用聚焦波束形成技术,在小尺寸水池条件下开展校准实验研究。通过在水池中预先获得的方位波束角误差曲线,对多波束测深声呐外场实验数据进行了归位补偿,实现了多波束声呐基阵一体化自校准。实验结果表明:该方法能够保障多波束声呐的有效覆盖范围,具有较强的实用性和重要的工程应用价值与推广价值。 展开更多

关键词 换能器基阵校准 聚焦波束形成 多波束测深声呐 图像散焦

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基于Khatri-Rao积的三维前视声呐空间方位估计技术 被引量：4

7

作者 周天 沈嘉俊 +4 位作者 杜伟东 周曹韵 宋金阳 陈宝伟 李海森 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期857-864,共8页

为了提高3维前视声呐的方位分辨能力,同时避免2维(2D)方位估计(DOA)方法失效,该文提出1维(1D)空间角估计方法、基于Vernier法的垂直角估计方法和基于最小角定理的水平角方位估计方法。首先基于不同子阵构造互协方差矩阵避免2维方位估计... 为了提高3维前视声呐的方位分辨能力,同时避免2维(2D)方位估计(DOA)方法失效,该文提出1维(1D)空间角估计方法、基于Vernier法的垂直角估计方法和基于最小角定理的水平角方位估计方法。首先基于不同子阵构造互协方差矩阵避免2维方位估计模型失效,再利用Khatri-Rao积进行虚拟孔径扩展;将扩展后的阵列导向矢量和观测向量模型用于2维方位估计。与原阵列的导向矢量相比,虚拟阵元数量约增加1倍,阵列的孔径得到有效扩展。仿真实验表明,与单观测向量波束形成2维方位估计方法相比,所提方法在2维方位估计问题中具有更高的分辨能力,均方根误差更低;水池实验进一步验证了该文所提方法的工程实用性。 展开更多

关键词 3维前视声呐 2维方位估计 虚拟孔径扩展 KHATRI-RAO积 Vernier法

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水声单载波调制技术综述 被引量：4

8

作者 张友文 黄福朋 +1 位作者 兰华林 孙大军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1809-1815,共7页

水声信道具有极其严重的时变多途扩展、多普勒扩展以及有限的通信频带资源等特点,因此建立可靠而高速的水声通信链路面临巨大的挑战。常用的水声通信调制方式主要有单载波调制和多载波调制2种,与水声多载波调制方式相比,水声单载波调制... 水声信道具有极其严重的时变多途扩展、多普勒扩展以及有限的通信频带资源等特点,因此建立可靠而高速的水声通信链路面临巨大的挑战。常用的水声通信调制方式主要有单载波调制和多载波调制2种,与水声多载波调制方式相比,水声单载波调制不存在峰均比等问题并且有较高的频谱利用率。本文对水声单载波通信体制的国内外研究状况进行了概述,并针对水声单载波通信体制中的时域均衡技术以及自适应技术进行归纳,最后总结国内外主要研究方向并对水声单载波通信技术进行展望。 展开更多

关键词 水声通信 相干通信 单载波调制 迭代均衡 自适应算法

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声呐图像多目标跟踪高斯滤波算法 被引量：3

9

作者 周天 张丽红 +1 位作者 杜伟东 韩婷婷 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期691-697,共7页

针对高斯滤波算法中“新生目标强度已知”这一假设在声呐图像多目标跟踪应用中不成立的问题,本文提出一种改进高斯混合概率假设密度滤波滤波算法,利用量测进行滤波算法的初始化,相比均匀分布初始化可加快收敛速度;并在每一时刻的算法循... 针对高斯滤波算法中“新生目标强度已知”这一假设在声呐图像多目标跟踪应用中不成立的问题,本文提出一种改进高斯混合概率假设密度滤波滤波算法,利用量测进行滤波算法的初始化,相比均匀分布初始化可加快收敛速度;并在每一时刻的算法循环中采用量测驱动新生,但不做判决,而是到下一时刻根据量测和算法再判定新生目标的真实性,可突破新生目标强度已知的限制并降低跟踪误差。仿真表明:改进高斯混合概率假设密度滤波滤波算法的跟踪误差更低且运算时间更短。此外,分析了检测概率以及杂波密度对跟踪性能的影响。图像声呐多目标跟踪水池实验验证了改进高斯混合概率假设密度滤波算法能进行有效地多目标跟踪。 展开更多

关键词 高斯混合概率假设密度滤波(GM-PHD) 多目标跟踪 声呐图像 随机有限集 检测前跟踪(TBD)

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干扰抑制门在线谱提取中的应用 被引量：3

10

作者 牛芳 惠娟 赵安邦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第23期253-258,共6页

由于舰船辐射噪声和海洋环境噪声的复杂性,直接从舰船辐射噪声解调信号中提取线谱比较困难。为了降低线谱提取过程中宽带噪声干扰的影响,设计了一个干扰抑制门。对单频输入信号和谐波输入信号的仿真,验证了抑制算法的有效性,同时对干扰... 由于舰船辐射噪声和海洋环境噪声的复杂性,直接从舰船辐射噪声解调信号中提取线谱比较困难。为了降低线谱提取过程中宽带噪声干扰的影响,设计了一个干扰抑制门。对单频输入信号和谐波输入信号的仿真,验证了抑制算法的有效性,同时对干扰抑制门的信噪比增益进行了统计分析。对实测舰船辐射噪声数据处理,结果表明干扰抑制门的应用能有效降低信号中的宽带干扰,为线谱提取提供便利。从线谱中提取的螺旋桨轴频可作为舰船目标分类和识别的特征量。干扰抑制门算法亦可用于线谱检测。 展开更多

关键词 干扰抑制门 线谱提取 轴频 舰船辐射噪声

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解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术 被引量：2

11

作者 苍思远 生雪莉 +1 位作者 董航 郭龙祥 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期842-849,共8页

为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术。首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时... 为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术。首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时延估计值存在于所求解的稀疏向量中。其次,利用交替方向乘子算法(ADMM)优化框架,求解全局最优解。最后,采用一种加权迭代策略设置正则化参数,进一步抑制多途信道的影响,解耦合出回波到达的时刻,获得高精度的目标回波时延估计结果。数值仿真和实验数据表明,该文提出的解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术可以在多途扩展严重的浅海声信道实现目标探测,在信道水池的实验环境下,时延估计分辨率可达0.056 ms。 展开更多

关键词 主动声呐 高分辨 时延估计 稀疏表示 交替方向乘子算法

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基于生成对抗网络的舰船辐射噪声分类方法研究 被引量：8

12

作者 李理 李向欣 殷敬伟 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1974-1983,共10页

基于机器学习的舰船目标识别近年来已成为水声信号处理领域的一个重要研究方向,但水声目标信号的获取困难,样本量不足和不均衡的问题很容易导致目标分类模型的识别效果不佳。该文提出一种基于条件卷积生成对抗网络的船舶噪声数据分类方... 基于机器学习的舰船目标识别近年来已成为水声信号处理领域的一个重要研究方向,但水声目标信号的获取困难,样本量不足和不均衡的问题很容易导致目标分类模型的识别效果不佳。该文提出一种基于条件卷积生成对抗网络的船舶噪声数据分类方法,该方法利用生成对抗学习理论,生成相比于传统数据增强算法非线性特征更强,特征差异更丰富的伪DEMON调制谱数据来缓解训练样本量不足的问题。之后将传统生成对抗网络中的全连层输出替换成更善于解决小样本问题集成分类器,从而降低分类器对于数据量的依赖程度,进一步提高分类模型性能。最终由基于真实样本的实验结果表明,相比于传统数据增强算法和卷积生成对抗网络,该文方法能够更有效提高在样本不足条件下的模型的分类性能。 展开更多

关键词 舰船目标识别 机器学习 数据增强 生成对抗网络

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基于联合分布适配的水下声源测距算法研究 被引量：1

13

作者 李理 孙玉林 +1 位作者 曹然 郭龙祥 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期2061-2070,共10页

水下声源被动测距基于接收数据中声源辐射的声压信号,通过特定方法在空域中搜索声源位置参数,是一个参数估计问题。对于参数估计问题,机器学习方法通常将其转化为分类问题,相比于传统匹配场处理(MFP)具有更准确的估计能力,并且无需先验... 水下声源被动测距基于接收数据中声源辐射的声压信号,通过特定方法在空域中搜索声源位置参数,是一个参数估计问题。对于参数估计问题,机器学习方法通常将其转化为分类问题,相比于传统匹配场处理(MFP)具有更准确的估计能力,并且无需先验的声场环境信息。但当训练数据和测试数据的概率密度函数服从不同的分布或者训练数据严重不足时,传统机器学习方法下的分类器预测效果通常较差。因此,该文提出基于联合分布适配(JDA)的水下声源测距算法,该算法使用JDA寻找恰当的变换矩阵进行数据映射,从而减小不同数据域间分布差异,实现源域到目标域的迁移。对经过JDA后数据进行实验的结果表明,JDA可以有效降低在不同时间和不同方位的水声场中获取航迹数据之间的差异,使得基于源域训练的分类器对目标域预测结果的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)降低了超过30%,从而实现对声源更准确的距离估计。 展开更多

关键词 水下声源测距 联合分布适配 K近邻 支持向量机 卷积神经网络

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液态半无限海底下典型波导的Warping变换修正

14

作者 李晓曼 朴胜春 张海刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1257-1263,共7页

针对Warping变换在非理想波导中的变换效果受海洋环境影响的问题,在传统的Warping变换的基础上,对非理想波导下的Warping变换公式进行修正,使修正后的Warping变换更适用于非理想波导下宽带脉冲声压信号的简正波分离和提取。本文给出了... 针对Warping变换在非理想波导中的变换效果受海洋环境影响的问题,在传统的Warping变换的基础上,对非理想波导下的Warping变换公式进行修正,使修正后的Warping变换更适用于非理想波导下宽带脉冲声压信号的简正波分离和提取。本文给出了基于海底相移参数P的适用于具有均匀半无限海底的非理想波导的Warping变换修正公式。修正因子只与海底相移参数、海深、海水中平均声速等海洋环境参数有关,与其他海底参数无关,减少了Warping变换的修正难度。与已有的Warping变换修正公式相比,本文提出的对Warping变换的修正方法,所需的环境参数少,在实际应用中计算简单、应用方便,更具有实际应用意义。数值仿真和海上实验数据处理结果证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 Warping变换 海底反射相移参数 浅海波导 修正因子 非理想波导 简正波分离 宽带脉冲 信号处理

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