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使用干涉谱图的浅海目标无源定位

声学学报 2022年第5期47卷 625-633页

作者：李庆龙宋文华高大治迟静高德洋中国海洋大学物理与光电工程学院青岛266100 中国海洋大学海洋技术学院青岛266100

提出了一种利用3个接收水听器对目标进行定位的算法。该方法对各水听器接收到的低频分析记录(LOFAR)谱图,利用Hough变换提取得到目标运动轨迹的最近通过点(CPA)参数。根据文中提出的最近点关联算法可以确定目标的运动速度,从而解算目标... 详细信息

提出了一种利用3个接收水听器对目标进行定位的算法。该方法对各水听器接收到的低频分析记录(LOFAR)谱图,利用Hough变换提取得到目标运动轨迹的最近通过点(CPA)参数。根据文中提出的最近点关联算法可以确定目标的运动速度,从而解算目标与各个水听器之间的距离,由此便可以结合三边定位原理对目标定位。仿真与海试数据的处理结果表明,本文定位方法可以在缺乏环境参数的情况下对匀速运动的目标进行定位。

关键词：水听器 Hough变换干涉谱匀速运动关联算法无源定位环境参数目标运动轨迹

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基于相平面轨迹方法的海底底质分类研究

声学学报 2005年第5期30卷 447-451页

作者：高大治王宁林俊轩中国海洋大学物理系青岛266071

提出了基于相平面轨迹的海底底质分类的方法,从海底回波信号的相平面轨迹中提取两个特征量:最大距离特征量和距离分布特征量。利用这两个量的统计特征来完成对不同海底的分类,并将该方法应用于处理海上实验数据。结果表明:该方法可靠地... 详细信息

提出了基于相平面轨迹的海底底质分类的方法,从海底回波信号的相平面轨迹中提取两个特征量:最大距离特征量和距离分布特征量。利用这两个量的统计特征来完成对不同海底的分类,并将该方法应用于处理海上实验数据。结果表明:该方法可靠地识别出了两种相近(沙-粉沙-粘土与粉沙质粘土)但不相同的海底底质类型,说明这种方法用在海底底质分类是可行有效的。

关键词：海底底质分类相平面轨迹分类研究特征量距离分布最大距离回波信号统计特征实验数据

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广义波导不变量

声学技术 2022年第3期41卷 403-411页

作者：高大治康德祥宋文华李小雷李玉征中国海洋大学海洋技术学院山东青岛266100 中国海洋大学电子工程学院山东青岛266100 中国海洋大学物理与光电工程学院山东青岛266100

海洋波导中声场在空间-频率域形成明暗相间的干涉条纹,Chuprov根据距离-频率(r-ω)域干涉条纹定义了波导不变量。一直以来,科研工作者探讨波导不变量定义式均未考虑声源-接收器方位角对波导不变量β值的影响,传统的声场干涉研究也忽略... 详细信息

海洋波导中声场在空间-频率域形成明暗相间的干涉条纹,Chuprov根据距离-频率(r-ω)域干涉条纹定义了波导不变量。一直以来,科研工作者探讨波导不变量定义式均未考虑声源-接收器方位角对波导不变量β值的影响,传统的声场干涉研究也忽略方位角变化对干涉条纹的影响。通过实验和仿真发现,对于我国近海大陆架常见的水平缓变楔形波导,方位角变化对干涉条纹的影响显著,因此将Chuprov给出的仅考虑传播距离变化对干涉条纹影响的波导不变量定义式推广为同时考虑方位角变化对干涉条纹影响的波导不变量定义式,并将之称为广义波导不变量。通过理论推导、数值仿真及海上实验数据分析发现,在水平缓变楔形波导环境下,传统波导不变量定义式无法解释干涉现象时,广义波导不变量可很好地解释数值仿真及海上实验声场干涉现象。

关键词：水平缓变楔形波导绝热近似方位角波导不变量

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单波束测深仪沉积层地声反演底质分类

声学学报 2014年第6期39卷 663-672页

作者：李国富王宁高大治中国海洋大学海洋技术系青岛266100

应用一种时域高频后向散射模型,对黄渤海41个站位的20 kHz单波束测深仪回波数据进行了沉积层地声参数反演底质分类研究。采用下山单行模拟退火算法(SIMPSA)对模型输出和接收回波的平均包络曲线进行最大似然匹配,估计海底沉积层的平均颗... 详细信息

应用一种时域高频后向散射模型,对黄渤海41个站位的20 kHz单波束测深仪回波数据进行了沉积层地声参数反演底质分类研究。采用下山单行模拟退火算法(SIMPSA)对模型输出和接收回波的平均包络曲线进行最大似然匹配,估计海底沉积层的平均颗粒度。实验数据处理表明:对接收回波包络进行能量归一化处理有效地减小了由实验不确定性所导致的回波幅度异常起伏,将反演参数的方差降低至未加处理的50%;平均颗粒度的反演最优值与沉积层样本实验室测量值的一致性更高;将反演结果用于底质分类,正确识别率达到75.6%。

关键词：测深仪沉积层包络曲线颗粒度单波束实验室测量后向散射波包络参数反演模型输出

基于频谱Sevcik维数的目标运动速度估计

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应用声学 2023年第6期42卷 1289-1296页

作者：赵晓静高大治孙凯李玉征郭豆豆中国海洋大学信息科学与工程学部青岛266100

在声目标无源估计应用中,目标与接收器存在相对运动时,接收的目标辐射的噪声信号存在多普勒频移。多普勒频移中包含目标的运动参数信息。针对线谱信号多普勒频移目标运动参数获取问题,提出一种基于频谱Sevcik维数的目标运动速度获取方... 详细信息

在声目标无源估计应用中,目标与接收器存在相对运动时,接收的目标辐射的噪声信号存在多普勒频移。多普勒频移中包含目标的运动参数信息。针对线谱信号多普勒频移目标运动参数获取问题,提出一种基于频谱Sevcik维数的目标运动速度获取方法。首先利用Doppler-warping变换对接收信号进行重采样,然后对重采样后的频谱信号求Sevcik维数,最后通过寻找Sevcik最小值来实现速度估计。仿真证实了所提方法的有效性,在相同仿真条件下,所提方法相较于频谱求熵算法,速度搜索结果不仅具有更窄的主瓣宽度,而且可提高抗噪性5 dB左右。两组实验数据的速度估计误差小于5%,证明了该文算法的有效性。

关键词：多普勒频移 Sevcik维数速度估计

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反演声场简正波耦合系数矩阵

声学学报 2006年第4期31卷 322-327页

作者：刘进忠王宁高大治潍坊学院物理系潍坊261061 中国海洋大学物理系青岛266071

研究了有内波传播时声场的耦合简正波形式,分析表明各阶简正波系数的时间信号包含多个频率成分,各成分的频率为对应的两地波数差与内波速度的乘积,各频率成分的振幅与对应简正波之间的耦合系数成正比。因此即使内波的波形不随其传播而变... 详细信息

研究了有内波传播时声场的耦合简正波形式,分析表明各阶简正波系数的时间信号包含多个频率成分,各成分的频率为对应的两地波数差与内波速度的乘积,各频率成分的振幅与对应简正波之间的耦合系数成正比。因此即使内波的波形不随其传播而变化,接收器处的各阶简正波系数仍然具有多频的复杂结构。由此并根据简正波耦合强度与声场简正波系数起伏强度的对应关系提出了一种反演简正波耦合系数矩阵的方法;并用实验中获得的内波数据,反演了声场;计算结果表明:该方法有效地反演了内波传播情况下的简正波耦合系数矩阵。

关键词：系数矩阵波耦合声场反演频率成分耦合强度波传播时间信号耦合系数复杂结构

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波导不变量间接估计技术

波导不变量间接估计技术

中国声学学会水声学分会2021～2022年学术会议

作者：康德祥高大治高德洋中国海洋大学信息科学与工程学部

海域的波导不变量β值是重要水声学参数,可应用在主被动目标测距、环境参数反演、混响抑制等水声技术中。现有的波导不变量估计方法通过在实验海区应用引导声源发射宽带声信号,利用图像处理的方法提取距离-频率域的干涉条纹斜率,进而确... 详细信息

海域的波导不变量β值是重要水声学参数,可应用在主被动目标测距、环境参数反演、混响抑制等水声技术中。现有的波导不变量估计方法通过在实验海区应用引导声源发射宽带声信号,利用图像处理的方法提取距离-频率域的干涉条纹斜率,进而确定波导不变量β值。本文提出波导不变量间接估计技术,假设波导环境水平不变,利用温盐深仪(CTD)获取海域声速剖面,采用kraken仿真软件进行声场建模,进而用简正波慢度差公式得到波导不变量β值。数值仿真表明,此方法与传统的图像处理方法获取到的波导不变量β值基本一致。在海底参数未知时,波导不变量估计值与真实值相比,误差在5%以内。

关键词：波导不变量 CTD 群慢度相慢度

来源： cnki会议评论

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利用环境噪声互相关实现散射体无源成像

声学学报 2016年第1期41卷 49-58页

作者：李国富黎洁高大治王宁中国海洋大学海洋技术系青岛266100 海洋科学与技术青岛协同创新中心青岛266100

最近研究表明利用环境噪声的互相关可以恢复两点之间的时域格林函数(声脉冲响应),这一原理在文献中被称为格林函数恢复。基于此原理,通过对多个传声器所接收的环境噪声进行互相关处理,获取与散射体相关联的散射波的到达时延信息,结合最... 详细信息

最近研究表明利用环境噪声的互相关可以恢复两点之间的时域格林函数(声脉冲响应),这一原理在文献中被称为格林函数恢复。基于此原理,通过对多个传声器所接收的环境噪声进行互相关处理,获取与散射体相关联的散射波的到达时延信息,结合最小二乘反演算法和改进克希霍夫移位算法,分别获得道路交通噪声场中石柱以及海浪噪声场中塑料桶的空间位置,且其估计结果与实际测量相一致。实验结果表明将环境噪声作为探测信号进行散射体无源成像是可行的。这为设计室内无源声监测系统以及通过海洋环境噪声实现对水中静默目标成像提供了新思路和有益参考。

关键词：海洋环境噪声目标成像散射体无源利用格林函数反演算法声脉冲响应

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单边噪声源环境下的格林函数提取

声学学报 2017年第2期42卷 143-151页

作者：黎洁李国富高大治王宁中国海洋大学海洋技术系青岛266100 国家海洋技术中心天津300112 青岛市海洋科技协同创新中心青岛266100

对单边噪声源环境下空间中存在散射体时的格林函数到达时间结构提取展开了实验性研究。通过对位于沙滩上的传声器上记录的海浪噪声进行互相关处理,成功提取出两传声器间的格林函数到达时间结构。到达时间结构中观察到伪散射路径,并且伪... 详细信息

对单边噪声源环境下空间中存在散射体时的格林函数到达时间结构提取展开了实验性研究。通过对位于沙滩上的传声器上记录的海浪噪声进行互相关处理,成功提取出两传声器间的格林函数到达时间结构。到达时间结构中观察到伪散射路径,并且伪散射路径在幅值上远高于散射路径。针对上述现象给出了理论及仿真解释:当传声器对受噪声源单边照射时,广义光学定理失效,伪散射路径将会出现;同时,由于伪散射路径由所有方向噪声源贡献,散射路径仅有稳相点附近声源贡献,因此伪散射路径在幅值上可能高于散射路径。结果表明,在单边噪声源环境下,基于互相关技术可以提取伪散射路径。伪散射路径的短时稳定提取可以为散射体无源成像提供更多信息,在海洋声学、地震学等领域具有潜在应用价值。

关键词：格林函数噪声源提取环境时间结构散射体互相关技术传声器