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地声检测系统与海底耦合振动模型

振动．测试与诊断 2011年第3期31卷 389-391,401页

作者：李响颜冰周穗华海军工程大学兵器工程系武汉430033

为解决置于海底的检测系统真实接收舰船地震波信号的问题,提出了检测系统与海底沉积物之间的耦合振动形成原理。采用耦合理论,分析了检测系统和海底沉积物之间的耦合振动过程,建立了质量-弹簧-阻尼耦合振动系统模型。通过耦合模型的受... 详细信息

为解决置于海底的检测系统真实接收舰船地震波信号的问题,提出了检测系统与海底沉积物之间的耦合振动形成原理。采用耦合理论,分析了检测系统和海底沉积物之间的耦合振动过程,建立了质量-弹簧-阻尼耦合振动系统模型。通过耦合模型的受力分析,得到了耦合振动系统的传递函数,其频响曲线呈现低通滤波器的特性。计算仿真和实验结果吻合,表明耦合振动系统在幅度和相位上对真实舰船地震波信号进行了调制。通过影响耦合谐振频率因素的分析,指导了检测系统的设计,提高了频带宽度,减少了耦合振动对信号接收的影响。

关键词：地声检测振动系统耦合谐振舰船地震波

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磁场梯度张量在磁性椭球体跟踪中的应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第11期41卷 103-107页

作者：吴志东周穗华陈志毅海军工程大学兵器工程系湖北武汉430033

针对磁性椭球体的跟踪问题具有高度非线性的特点,将磁性椭球体跟踪问题归结为动态系统的贝叶斯估计问题,提出了利用磁场梯度张量信息的递归方法来估计其运动轨迹和磁矩参数;并在此基础上应用高斯混合采样粒子滤波算法实现了目标跟踪.使... 详细信息

针对磁性椭球体的跟踪问题具有高度非线性的特点,将磁性椭球体跟踪问题归结为动态系统的贝叶斯估计问题,提出了利用磁场梯度张量信息的递归方法来估计其运动轨迹和磁矩参数;并在此基础上应用高斯混合采样粒子滤波算法实现了目标跟踪.使用模拟磁性椭球体进行仿真实验,结果表明:提出的跟踪方法解决了磁性椭球体跟踪问题,且高斯混合采样粒子滤波算法相比其他算法有更好的性能和更小的计算量.

关键词：磁场梯度张量非线性跟踪贝叶斯估计高斯混合采样粒子滤波椭球体

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聚脲材料物性参数的改进粒子群算法反演

高分子材料科学与工程 2012年第3期28卷 170-173页

作者：张文成周穗华郭虎生海军工程大学兵器工程系湖北武汉430033

利用敷设吸声材料的多层模型反射系数反演吸声材料物性参数,对研究材料参数测量、模型性能实验和预报具有重要的意义。文中建立了敷设粘弹性材料吸声结构的材料参数反演模型,通过改进标准粒子群算法,将智能反演应用到吸声模型材料参数... 详细信息

利用敷设吸声材料的多层模型反射系数反演吸声材料物性参数,对研究材料参数测量、模型性能实验和预报具有重要的意义。文中建立了敷设粘弹性材料吸声结构的材料参数反演模型,通过改进标准粒子群算法,将智能反演应用到吸声模型材料参数反演中。以橡胶材料验证了反演过程和反演结果的正确性和准确性,在此基础上,利用几个维度的测量值反演了聚脲材料的物性参数。反演结果表明,文中改进的动态混合粒子群算法具有较高的反演精确度,利用反射系数部分测量值反演材料参数是可行的,对减少实验工作量及吸声模型性能预报具有重要意义。

关键词：吸声模型聚脲粒子群算法参数反演性能预报

强跟踪渐进更新扩展卡尔曼滤波器及其在磁偶极子跟踪中的应用

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海军工程大学学报 2022年第1期34卷 105-112页

作者：单珊周穗华戴忠华张宏欣海军工程大学兵器工程学院武汉430033 91439部队辽宁大连116041

为了改善实际跟踪过程中因为缺乏目标先验信息造成的模型失配对滤波器跟踪性能造成的影响,引入强跟踪滤波(STF)思想对渐进更新扩展Kalman滤波(PU-EKF)算法进行改进,提出了强跟踪渐进更新扩展Kalman滤波(STPU-EKF)算法。在多种模型失配... 详细信息

为了改善实际跟踪过程中因为缺乏目标先验信息造成的模型失配对滤波器跟踪性能造成的影响,引入强跟踪滤波(STF)思想对渐进更新扩展Kalman滤波(PU-EKF)算法进行改进,提出了强跟踪渐进更新扩展Kalman滤波(STPU-EKF)算法。在多种模型失配情况下进行磁偶极子跟踪仿真试验,对所建算法的性能进行验证,仿真结果表明:所建立的STPU-EKF算法兼具PU-EKF和STF算法的优点,具有较高的准确性和较好的鲁棒性。

关键词：目标跟踪模型失配强跟踪滤波器鲁棒性

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敷设聚脲的吸声模型改进粒子群算法优化

西南交通大学学报 2012年第4期47卷 698-704页

作者：张文成周穗华瞿洋海军工程大学兵器工程系海军92146部队

为了提高敷薄吸声层的水下小目标的隐身性能,以敷设聚脲的多层结构为基本吸声模型,推导了模型的反射系数计算公式.针对材料优化的应用需求,将粒子群算法的局部算法和全局算法相结合,改进粒子群算法的优化策略,得到了动态混合粒子群算法... 详细信息

为了提高敷薄吸声层的水下小目标的隐身性能,以敷设聚脲的多层结构为基本吸声模型,推导了模型的反射系数计算公式.针对材料优化的应用需求,将粒子群算法的局部算法和全局算法相结合,改进粒子群算法的优化策略,得到了动态混合粒子群算法,提高了收敛能力和搜索精度.利用该算法对多层吸声模型的材料参数进行寻优,结果表明:当吸声材料杨氏模量近似为频率的分段线性函数时,其吸声性能最优.在此基础上,建立了提高模型吸声性能的理论方法,并进行了实例验证,结果表明,该方法可使模型吸声性能在140～500 kHz范围内达到-10dB以上.

关键词：吸声模型粘弹性材料粒子群算法参数优化改进算法

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基于模拟退火算法的舰船磁场高精度建模方法

电子学报 2018年第6期46卷 1524-1529页

作者：戴忠华周穗华单珊海军工程大学兵器工程系湖北武汉430033

在舰船消磁与防护中,需要利用混合模型对舰船磁场的空间分布规律进行数学建模,而混合模型将磁偶极子阵列等距分布忽视了舰船结构的影响,且没有考虑测量数据的真实性,导致所建模型精度不高、稳定性较差.文章以混合模型系数矩阵条件数为... 详细信息

在舰船消磁与防护中,需要利用混合模型对舰船磁场的空间分布规律进行数学建模,而混合模型将磁偶极子阵列等距分布忽视了舰船结构的影响,且没有考虑测量数据的真实性,导致所建模型精度不高、稳定性较差.文章以混合模型系数矩阵条件数为目标函数,采用模拟退火算法(Simulated Annealing algorithm,SA)优化系数矩阵条件数,得到磁偶极子阵列的最优位置分布;然后通过考察单个点的拟合情况剔除误差大的测量点,优化测量数据;最后利用逐步回归求解模型方程,获得舰船磁场高精度稳定模型.实测数据建模表明:与磁偶极子等距分布的混合模型建模相比,本文方法所建模型精度可达96%,对测量数据误差的敏感性低,抗干扰能力强,具有较好的鲁棒性.本方法可用于复杂海况背景下的舰船磁场高精度建模,以及水面磁性目标探测与定位系统.

关键词：舰船磁场磁偶极子阵列分布测量数据系数矩阵条件数模拟退火算法逐步回归

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非高斯码元检测的马尔可夫链蒙特卡洛算法

国防科技大学学报 2015年第4期37卷 111-116页

作者：冯士民周穗华应文威海军工程大学兵器工程系中国人民解放军91635部队

针对实际超低频接收机不仅受非高斯噪声的影响,还受接收机内部和外部环境中高斯噪声影响的问题,对噪声采用非高斯分布和高斯分布的混合模型建模,根据混合模型的性质,设计了一种利用马尔可夫链蒙特卡洛方法的超低频信号码元盲检测算法。... 详细信息

针对实际超低频接收机不仅受非高斯噪声的影响,还受接收机内部和外部环境中高斯噪声影响的问题,对噪声采用非高斯分布和高斯分布的混合模型建模,根据混合模型的性质,设计了一种利用马尔可夫链蒙特卡洛方法的超低频信号码元盲检测算法。盲检测算法在贝叶斯层次模型下,采用Gibbs抽样和M-H抽样更新参数,同步估计信道衰落系数和噪声模型参数,并实现对信号码元的检测。算法迭代效率快、精度高。通过与最优检测算法性能比较,盲检测算法性能优异,对超低频信号接收具有重要的现实意义。

关键词：非高斯噪声盲检测高斯尺度混合混合模型

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三轴磁强计实时自校正算法

电子学报 2017年第7期45卷 1750-1757页

作者：张宏欣周穗华张伽伟海军工程大学兵器工程系湖北武汉430033

提出一种三轴磁强计的实时自校正算法.通过分析测量误差因素,建立了三轴磁强计输出的参数模型.在此基础上,根据定点地磁场矢量模不变原则建立校正相关参数的非线性状态空间模型,导出了基于扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF... 详细信息

提出一种三轴磁强计的实时自校正算法.通过分析测量误差因素,建立了三轴磁强计输出的参数模型.在此基础上,根据定点地磁场矢量模不变原则建立校正相关参数的非线性状态空间模型,导出了基于扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)求解的校正参数估计算法,并相应给出了易于实现的U-D分解滤波形式.相比离线校正,新算法能够对校正参数进行实时估计,且更易于片上实现.通过数值仿真验证了算法推导的正确性.采用三轴磁强计RM3000进行实测校正试验,验证了算法的有效性,并将结果与离线的TWO-STEP算法进行了对比,得出了相应结论.

关键词：三轴磁强计实时校正状态空间模型扩展卡尔曼滤波器非线性滤波

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多目标优化的舰船磁场建模方法

物理学报 2021年第16期70卷 141-153页

作者：戴忠华周穗华张晓兵海军工程大学兵器工程学院504教研室武汉430033

针对舰船磁场混合模型建模中存在的建模精度不高和稳定性差的问题,提出一种高精度稳定模型建立方法,结合混合模型中磁偶极子参数与舰船结构的相关性,以建模精度和模型稳定性为目标构造了多目标函数,通过对多目标函数优化获得合理的磁偶... 详细信息

针对舰船磁场混合模型建模中存在的建模精度不高和稳定性差的问题,提出一种高精度稳定模型建立方法,结合混合模型中磁偶极子参数与舰船结构的相关性,以建模精度和模型稳定性为目标构造了多目标函数,通过对多目标函数优化获得合理的磁偶极子参数,间接地将建模求解问题转化为多目标函数优化问题.利用多目标粒子群优化算法进行求解,得到了建模问题求解结果的可选集,以建模精度为基准设计了从可选集中选取最佳结果的选择规则.三种类型的舰船船模实测数据建模结果表明:本文方法所建模型相对误差小于3%,换算误差小于6%,能够有效对舰船磁场进行建模;当存在测量数据误差时,本文方法建模求解结果稳定,验证了文本方法建模具有较好的稳定性.海上的某型舰船实测数据建模结果表明,本文方法建模具有较高的建模精度和换算精度,能够有效地在相关的工程中应用.

关键词：舰船磁场建模多目标函数多目标粒子群优化算法选择规则