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基于改进粒子群算法的矢量水听器多目标方位估计

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海军航空大学学报 2024年第3期39卷 305-314页

作者：黄兴雨莫世奇陈峰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工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究单矢量水听器多目标方位估计能力,分别利用互谱声强法、MUSIC算法及信号统计量方法对多个目标方位进行估计。互谱声强法可以估计出多个不同频的单频目标方位,但对于频谱混叠的目标无法分辨;MUSIC算法可以分辨单频和宽带目标,但... 详细信息

为了研究单矢量水听器多目标方位估计能力,分别利用互谱声强法、MUSIC算法及信号统计量方法对多个目标方位进行估计。互谱声强法可以估计出多个不同频的单频目标方位,但对于频谱混叠的目标无法分辨;MUSIC算法可以分辨单频和宽带目标,但利用单矢量水听器最多可估计2个目标方位。为此,针对文章提出的信号统计量方法,构建了声压和振速的统计量模型,将其与粒子群优化算法及改进算法相结合,实现了基于改进粒子群算法的多目标方位估计。对多个单频和宽带信号目标进行仿真分析,结果表明,进粒子群算法具有良好的估计效果;对3种方法的估计结果进行比较,验证了改进粒子群算法有较好的适用性。通过对2022年千岛湖试验数据的处理再一次验证了算法的有效性。

关键词：单矢量水听器信号统计量粒子群算法互谱声强法 MUSIC算法

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基于级数展开的位置误差加权定位方法

海军航空大学学报 2024年第3期39卷 322-328页

作者：蔡傲潮莫世奇陈峰姚晔东哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

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... 详细信息

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。

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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基于直线检测算法的矢量波导不变量估计

哈尔滨工程大学学报 2023年第10期44卷 1748-1757页

作者：莫世奇王博李韬哲哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 杭州应用声学研究所浙江杭州310000

针对由于复杂海洋环境会对声场干涉条纹结构产生影响,导致常用的空间变换类算法无法良好地提取干涉条纹的问题。本文基于典型浅海环境声场,提出利用直线检测算法提取矢量声场的干涉条纹,并以此进行波导不变量的估计。将声压谱和水平振... 详细信息

针对由于复杂海洋环境会对声场干涉条纹结构产生影响,导致常用的空间变换类算法无法良好地提取干涉条纹的问题。本文基于典型浅海环境声场,提出利用直线检测算法提取矢量声场的干涉条纹,并以此进行波导不变量的估计。将声压谱和水平振速谱融合来增强其中的干涉条纹部分,以便后续在不同环境参数下均可提取到清晰的条纹,再利用统计量的方式进行波导不变量数值估计。仿真分析表明:即使在较复杂的浅海负跃层波导环境下,利用直线检测算法依然能够检测到较为完整的干涉条纹,并能够估计出精度较高的波导不变量值。

关键词：声场干涉结构 Hough变换 Radon变换干涉条纹波导不变量声压谱水平振速谱直线检测

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遗传算法应用于矢量传感器目标定向跟踪

哈尔滨工程大学学报 2006年第1期27卷 90-93页

作者：莫世奇杨德森哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

矢量传感器能够同步测量空间一点处的声压和质点振速信息,由此可估计出目标的方位信息.论述了各向同性噪声场情况下,矢量传感器接收到的声压能量与振速能量的关系.针对互谱声强法定向原理,将遗传算法引入到矢量传感器的目标定向跟踪中.... 详细信息

矢量传感器能够同步测量空间一点处的声压和质点振速信息,由此可估计出目标的方位信息.论述了各向同性噪声场情况下,矢量传感器接收到的声压能量与振速能量的关系.针对互谱声强法定向原理,将遗传算法引入到矢量传感器的目标定向跟踪中.根据声压与振速之间的关系、信号的稳定性构建了遗传算法的适应度,并且对基本遗传算法进行了改进,采用没有重串的稳态繁殖寻求全局最优解.计算机仿真分析结果表明该算法可以有效地进行目标方位跟踪,进一步提高目标定向精度.

关键词：矢量传感器遗传算法声强定向跟踪

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隔振机械结构振动响应工程预报方法

哈尔滨工程大学学报 2013年第2期34卷 207-213页

作者：门丽洁时胜国莫世奇哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 大连测控技术研究所辽宁大连116013

在估计隔振机械结构振动传递特性和振动响应过程中,目前的方法都需要已知激励力或激励源的输入阻抗,这对实际工程中大型机械设备来说是很困难的.可以通过将隔振系统输入输出端频响函数相除的方法消去激励力,利用隔振机械结构输入输出端... 详细信息

在估计隔振机械结构振动传递特性和振动响应过程中,目前的方法都需要已知激励力或激励源的输入阻抗,这对实际工程中大型机械设备来说是很困难的.可以通过将隔振系统输入输出端频响函数相除的方法消去激励力,利用隔振机械结构输入输出端的振动响应估计出振动传递特性,用比例函数来表示,再用不同时刻或不同工况下结构输入端振动响应的监测结果,对结构输出端的振动响应进行预报和监测.研究表明,这种方法适用于单激励源和多源非耦合激励源情况下的振动响应预报,实验结果验证了估计方法的有效性.

关键词：隔振机械结构比例函数振动响应振动传递特性工程预报方法

水声工程国防特色学科科教融合高水平人才培养模式探索与实践

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高教学刊 2022年第34期8卷 159-162页

作者：聂东虎乔钢莫世奇周锋哈尔滨工程大学水声工程国家级实验教学示范中心哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

哈尔滨工程大学水声工程学院在高水平人才培养中,发挥“水声工程”国防特色骨干学科的基础引领作用,凝聚面向国防的特色科研优势资源和力量,提出以教学和科研双核心为驱动,以研促践,以践促学,以学促教,以教促建,以研促建,融研于教,寓教... 详细信息

哈尔滨工程大学水声工程学院在高水平人才培养中,发挥“水声工程”国防特色骨干学科的基础引领作用,凝聚面向国防的特色科研优势资源和力量,提出以教学和科研双核心为驱动,以研促践,以践促学,以学促教,以教促建,以研促建,融研于教,寓教于践,教长于研,教研融合,建立以学术团队为核心的“一牵引,五促进,三融合”的科教融合高水平育人模式新理念。通过教学和科研融合的双核心驱动,在提升育人效果的同时,促进人才培养、科学研究和学科建设相统一,培养学生创新意识和创新能力,在实践中取得很好的效果。

关键词：水声工程国防特色专业科教融合学术团队人才培养

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DSP技术在声矢量信号处理中的应用

DSP技术在声矢量信号处理中的应用

作者：莫世奇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在水声信号处理中，对数据处理速度的要求越来越迫切，实时数字信号处理已经成为声呐系统中的重要组成部分。近年来，随着矢量水听器的制造技术的不断进步，使得水下声矢量信号的探测和测量技术日益受到人们的关注，应用领域也不断扩大... 详细信息

在水声信号处理中，对数据处理速度的要求越来越迫切，实时数字信号处理已经成为声呐系统中的重要组成部分。近年来，随着矢量水听器的制造技术的不断进步，使得水下声矢量信号的探测和测量技术日益受到人们的关注，应用领域也不断扩大。实现声矢量信号的实时处理是十分必要的。利用矢量水听器进行方位估计的方法主要有声强检测、旋转波束和矢量方程组等。声强检测可以有效地进行目标方位估计，利用频带划分、旋转波束、矢量方程组可以在一定程度上有效地解决多目标干扰的问题。矢量方程组属于非线性方程组，可以采用遗传算法或同伦算法进行求解。 ADSP SHARC21060是一种基于超级哈佛结构的通用数字信号处理器，SHARC的结构被设计为流水线并行处理器。本论文的内容就是将声矢量信号的处理技术与并行处理器件SHRAC21060紧密联系起来，实现声矢量信号的实时处理。本文在充分了解SHARC21060的基本结构、总线、接口和内存等基本特点、性能的基础上，根据矢量水听器进行方位估计的信号处理基本原理，进一步设计了基于SHARC板的信号处理流程。根据信号处理运算量的需求以及SHARC21060芯片的内存量，在实际处理中，共使用了6片SHARC芯片，各芯片承担不同的任务，基本实现了流水线式的并行处理。本文介绍了整套系统经历的几次矢量水听器的湖试和海试。本文给出了吉林松花湖湖试和青岛海试的结果。数据分析结果与理论结果基本吻合。整套系统设计合理，安全可靠。综上所述，本文通过理论分析、软件设计、试验研究，将声矢量信号处理和DSP技术结合到一起，实现了声矢量信号的实时处理，可有效的对水中目标进行检测与跟踪。

关键词：矢量水听器超级哈佛结构实时信号处理并行处理

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一种无需信源数目的方位估计方法

哈尔滨工程大学学报 2020年第10期41卷 1414-1418页

作者：陈峰杨德森桂晨阳张翔莫世奇哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声技术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

针对子空间类波达角估计算法虽然性能可以达到超分辨,但当信源个数估计错误时,从而使得子空间划分错误将导致子空间类算法性能急剧下降的问题,本文提出一种无需信源数的超分辨波达角估计算法。该方法利用特定协方差矩阵的最小特征值对... 详细信息

针对子空间类波达角估计算法虽然性能可以达到超分辨,但当信源个数估计错误时,从而使得子空间划分错误将导致子空间类算法性能急剧下降的问题,本文提出一种无需信源数的超分辨波达角估计算法。该方法利用特定协方差矩阵的最小特征值对应的向量的正交性构建空间谱,因此算法无需已知信源数目,并讨论了所提算法下参数的边界条件以及选参方法。本文算法实现简单,与无需信源个数的最小方差无畸变响应算法相比拥有更高的分辨率以及更好的估计精度。通过计算机仿真实验分析验证了算法的可行性。

关键词：子空间波达角超分辨协方差矩阵选参方法信源个数特征向量最小方差无畸变响应

宁夏回族自治区碳捕集、利用与封存源汇匹配与集群部署

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1583-1596页

作者：刘世奇莫航桑树勋刘统中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学碳中和研究院江苏徐州221008 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008

“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高... 详细信息

“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高效CO_(2)输运管网、降低减排成本。宁夏是国家能源安全战略布局的重要保障基地,能源结构偏煤、工业结构偏重特征明显,面临着巨大的碳减排压力。针对宁夏CCUS集群部署的源汇匹配问题,调研评估了宁夏工业碳排放源特征和地质碳汇潜力,构建了CCUS源汇匹配模型,在充分考虑源汇性质、捕集-输运-封存成本、CO_(2)运输距离、区域地理条件、土地利用类型、人口密度等因素基础上,应用改进的节约里程法和基于地理信息系统(GIS)的最低成本路径优化法,结合ArcGIS平台和优化求解软件,获得了宁夏CCUS源汇匹配优化和应用方案,并提出宁夏CCUS集群部署建议。结果表明,截止2021年,宁夏工业碳排放源107个,碳排放总量2.26亿t/a,以化工(含自备电厂)和电力行业碳排放为主。宁夏主要封存地质体包括深部咸水层、深部不可开采煤层和油气藏,CO_(2)理论地质封存容量151.55亿t,以深部咸水层封存潜力最大。宁夏CCUS源汇匹配效果较好,在源汇直接相连的情况下,区内年排放量10万t以上的大型工业排放源CCUS集群部署(30 a规划期)总成本约2.45万亿元,并以捕集成本为主,占比83.65%,单位减排成本402.32元/t,共需建设CO_(2)运输管道2 459 km;改进的节约里程法和基于GIS的最低成本路径优化法可大幅降低CCUS集群部署成本,优化后CCUS单位减排成本降至381.76元/t,节约管道建设里程938 km。宁夏应聚焦电力、化工等“两高”(高耗能、高排放)行业,在以宁东能源化工基地为重点的北部、东部地区超前应用CCUS技术,打造宁东能源化工基地、银川—吴忠、石嘴山、中卫和固原5个CCUS特色集群,构建宁夏特色的工程化CCUS全流程技术模式。

关键词：碳捕集、利用与封存源汇匹配管网优化 CCUS集群部署宁夏

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