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Chinese Journal of Acoustics 2017年第1期36卷 70-86页

作者： CHEN Yanli guo lianghao GONG Zaixiao State Key Laboratory of Acoustics Institute of AcousticsChinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences

A concise fractional Fourier transform （CFRFT） is proposed to detect the linear frequency-modulated （LFM） signal with low signal to noise ratio （SNR）. The frequency axis in time-frequency plane of the CFRFT is rotated to get the spectrum of the signal in different an- gles using chirp multiplication and Fourier transform （FT）. For LFM signal which distributes as a straight line in time-frequency plane, the CFRFT can gather the energy in the corresponding angle as a peak and improve the detection SNR, thus the LFM signal of low SNR can be de- tected. Meanwhile, the location of the peak value relates to the parameters of the LFM signal. Numerical simulations and experimental results show that, the proposed method can be used to efficiently detect the LFM signal masked by noise and to estimate the signal＇s parameters accurately. Compared with the conventional fractional Fourier transform （FRFT）, the CFRFT reduces the transform complexity and improves the real-time detection performance of LFM signal.

关键词： LFM FRFT The concise fractional Fourier transform and its application in detection and parameter estimation of the linear frequency-modulated signal

Distributed optimal consensus control for multiagent systems based on event-triggered and prioritized experience replay strategies

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Science China(Information Sciences) 2025年第1期68卷 306-321页

作者： Cuijuan ZHANG lianghao JI Shasha YANG Xing guo Huaqing LI Chongqing Key Laboratory of Image Cognition Chongqing University of Posts and Telecommunications Key Laboratory of Intelligent Perception and Computing of Anhui Province Anqing Normal University College of Electronic and Information Engineering Southwest University

This study uses event-triggered(ET) and reinforcement learning methods to investigate the optimal consensus control problem for cooperative-competitive multiagent systems. It proposes a novel distributed ET control strategy, which relies on a prioritized experience replay(PER) policy. This strategy not only conserves communication resources but also ensures acceptable system performance. To implement the proposed method, actor-critic(AC) dual-structured neural networks(NNs) are used to approximate the value function and control policy. In the AC NNs, the weight estimates for the NNs are updated at the moment of event triggering, resulting in a nonperiodic weight adjustment pattern. This approach decreases the computational cost in comparison with the traditional ET mechanism. The PER-based ET mechanism makes full use of valid historical data and effectively establishes a balance between system performance and communication resource ***, it does not require the following two conditions in most existing studies:(1) requirement of the system dynamics model to be known, and(2) persistent excitation. In addition, Zeno behavior is excluded from this study. Finally, a simulation is conducted to confirm the validity of the suggested approach.

关键词： multiagent systems event-triggered mechanism prioritized experience replay dual-structured neural networks optimal consensus control

利用深海海底声反射区频域干涉结构的声源深度估计方法

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声学学报 2023年第3期48卷 425-436页

作者：徐嘉璘郭良浩闫超中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

提出了一种基于深海海底声反射区声场频域干涉结构特征的水下宽带近海面声源深度估计方法。该方法通过建立深海海底声反射区到达声场结构模型,推导了垂直阵接收信号波束输出幅度谱的近似表达式,利用幅度谱与声源深度和垂直到达角(俯仰角... 详细信息

提出了一种基于深海海底声反射区声场频域干涉结构特征的水下宽带近海面声源深度估计方法。该方法通过建立深海海底声反射区到达声场结构模型,推导了垂直阵接收信号波束输出幅度谱的近似表达式,利用幅度谱与声源深度和垂直到达角(俯仰角)之间的周期变化关系,将接收信号映射到深度−垂直到达角域中,实现了对宽带声源的深度估计。仿真实验与影响因素分析验证了该原理的正确性,南海实验结果表明:利用阵长为64 m的垂直短阵接收标定深度为50 m和100 m的双弹信号,得到的深度估计结果同实际声源深度吻合较好,估计误差不超过7%,验证了该方法的有效性。

关键词：海底声反射区干涉结构近海面声源深度估计垂直阵

深海海底声反射区多途时延差分析与近海面声源定位

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声学学报 2023年第4期48卷 618-631页

作者：徐嘉璘郭良浩任云中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

深海海底反射声工作方式下的声场主要由4条一次海底反射声线路径构成。根据4条声线路径到达接收点的时间不同,可以得到6个不同的声线到达时延差值,当声源位于近海面时,6条声线路径的时延差曲线随接收深度近似呈线性变化。本文基于虚源... 详细信息

深海海底反射声工作方式下的声场主要由4条一次海底反射声线路径构成。根据4条声线路径到达接收点的时间不同,可以得到6个不同的声线到达时延差值,当声源位于近海面时,6条声线路径的时延差曲线随接收深度近似呈线性变化。本文基于虚源理论推导了海底声反射区的多途到达时延结构,给出了6条声线路径的时延差曲线随接收深度变化的近似表达式,通过分析时延差曲线与声源水平距离和深度之间的关系,提出了一种利用多途时延差估计深海海底声反射区近海面声源距离与深度的方法,仿真实验与影响因素分析验证了该原理的正确性。南海实验结果表明,当收发距离在10~33 km时,距离估计结果和深度估计结果都同实际声源距离和深度吻合较好,估计误差不超过15%,验证了该方法的有效性。

关键词：海底声反射区多途时延结构无源定位大接收深度

利用自相关函数warping变换的浅海声源深度判别

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声学学报 2019年第1期44卷 28-38页

作者：刘志韬郭良浩闫超中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对浅海波导声源深度判别问题,提出了一种利用warping变换提取接收信号简正波相关项的深度判别方法。对接收信号自相关函数做warping变换,分离其简正波相关项,利用能量占主导的简正波相关项特征频率之间的比例关系,确定其号数,从而分... 详细信息

针对浅海波导声源深度判别问题,提出了一种利用warping变换提取接收信号简正波相关项的深度判别方法。对接收信号自相关函数做warping变换,分离其简正波相关项,利用能量占主导的简正波相关项特征频率之间的比例关系,确定其号数,从而分辨水面声源和水下声源。公式推导和数值仿真结果说明:不同深度声源激发的能量占主导的简正波相关项特征频率不同,可以用于判别声源深度。海试实验结果证明:在海水声速随深度不变或缓变的水文环境,低频条件下,该方法可以分离简正波相关项并确定其号数,在未知声源距离的情况下有效进行声源深度判别,且无须声源相对接收器运动。

关键词： warping 水下声源判别方法自相关函数浅海接收信号特征频率比例关系

An experimental study on matched field processing in shallow water

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Chinese Journal of Acoustics 1996年第3期15卷 272-280页

作者： guo lianghao SONG Mingkai and GONG Xianyi(Hangzhou Applied Acoustics Institute, Fuyang Zhejiang 311400)

Matched field processing (MFP) is a generalized beamforming method which uses the spatial complexities of acoustic field in an ocean waveguide to localize sources in range, depth and azimuth or to infer parameters of the waveguide itself. In the paper, we present simulated and experimental results on narrow-band point source localization in shallow water by the matched field processing of a vertical array. Range-depth ambiguity surfaces are obtained by the spatial correlation of the incident field (modeled or realistic) with a modeled replica of that field. The simulated results indicate that a high-quality ambiguity surface can be obtained in case of perfect match between the 'true' environmental parameters and those used to compute the replica field. The effects of mismatches result in a degraded ambiguity surface and incorrect localization. Examples of localizations obtained with real sea test data are presented. It is shown that the conventional methods have better robustness than the minimum variance distortionless response (MVDR) based method. By employing the reduced minimum variance beamforming (RMVB), we can also get better results.

关键词： Matched field processing,Minimum variance distortionless response Reduced minimum variance beamforming Ambiguity surface

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利用波导不变量的浅海负跃层声源深度判别

声学学报 2019年第5期44卷 925-933页

作者：刘志韬郭良浩闫超中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

在夏季负跃层水文条件下,声源激发的声场同时存在折射类和反射类简正波,导致通过分离简正波进行深度判别的方法性能下降甚至失效·提出了一种利用波导不变量判别声源深度的方法。当接收器位于负跃层以下时,水面声源和水下声源的波导不... 详细信息

在夏季负跃层水文条件下,声源激发的声场同时存在折射类和反射类简正波,导致通过分离简正波进行深度判别的方法性能下降甚至失效·提出了一种利用波导不变量判别声源深度的方法。当接收器位于负跃层以下时,水面声源和水下声源的波导不变量数值不同。在本文的仿真条件下,水面声源波导不变量约等于1,当声源位于负跃层以下时,波导不变量大于1.利用频域warping变换从干涉结构中提取与实际距离成线性关系的时域脉冲,可以在未知声源距离的情况下,从声场干涉结构中获得声源激发声场的波导不变量,从而在夏季负跃层水文条件下进行声源深度判别。方法无须声源与接收器存在最近经过距离,可适用于单水听器或水平阵波束形成后输出的LOFAR谱.仿真结果证明,方法可以提取水面目标和水下目标的时延轨迹并计算干涉条纹的波导不变量。最后,对海试实验数据进行分析处理,从水面声源的干涉条纹中提取波导不变量,证明了方法的有效性。

关键词：水下声源干涉条纹线性关系不同深度波导不变量简正波

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改进的贝叶斯压缩感知目标方位估计

声学学报 2019年第6期44卷 961-969页

作者：周明阳郭良浩闫超中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对基于高斯先验模型的贝叶斯压缩感知在目标方位(Direction Of Arrival,DOA)估计中可能出现明显随机伪峰的问题,改进了高斯先验模型,并在此基础上提出了一种贝叶斯压缩感知目标方位估计方法。通过波束输出噪声背景预估与二值指示变量... 详细信息

针对基于高斯先验模型的贝叶斯压缩感知在目标方位(Direction Of Arrival,DOA)估计中可能出现明显随机伪峰的问题,改进了高斯先验模型,并在此基础上提出了一种贝叶斯压缩感知目标方位估计方法。通过波束输出噪声背景预估与二值指示变量标记,并引入基于信号先验方差的噪声方差估计方法,与变分贝叶斯推断相结合改进目标方位估计性能和优化迭代收敛过程。利用32元线阵对改进算法进行数值仿真处理和分析结果表明,该改进方法不仅可以准确估计目标信号的方位,而且可以显著地减少空间谱中伪峰的数量。实际海上实验数据处理结果表明,使用改进后的贝叶斯压缩感知方法进行DOA估计,可以显著地抑制空间谱中随机的伪峰,提高波束输出峰值背景比,具有更强的目标检测能力。

关键词：贝叶斯压缩感知目标方位估计空间谱 DOA估计目标检测伪峰噪声方差估计实验数据处理

简明分数阶傅里叶变换及其对线性调频信号的检测和参数估计

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声学学报 2015年第6期40卷 761-771页

作者：陈艳丽郭良浩宫在晓中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对低信噪比下线性调频信号的检测问题,提出了一种简明分数阶傅里叶变换方法。该变换借助chirp相乘和傅里叶变换对时频平面上的频率轴进行旋转,以获取信号在各个角度下频率轴上的频谱分布。对时频分布呈直线状的线性调频信号,简明分数... 详细信息

针对低信噪比下线性调频信号的检测问题,提出了一种简明分数阶傅里叶变换方法。该变换借助chirp相乘和傅里叶变换对时频平面上的频率轴进行旋转,以获取信号在各个角度下频率轴上的频谱分布。对时频分布呈直线状的线性调频信号,简明分数阶傅里叶变换能在特定角度上将信号能量聚集成尖锐的强能量峰,从而提高信噪比,实现对线性调频信号的可靠检测和参数估计。数值仿真和实验验证结果表明,简明分数阶傅里叶变换可对较低信噪比的线性调频信号实现有效检测,并由变换域峰值的位置对信号参数进行准确估计。相比于传统的分数阶傅里叶变换方法,简明分数阶傅里叶变换的复杂度更低,离散计算效率更高,在对噪声掩盖下的线性调频信号进行检测和参数估计时能更好地满足实时处理的要求。

关键词：分数阶傅里叶变换线性调频信号参数估计检测低信噪比变换方法时频分布 chirp

联合通道随机关闭和反卷积的水平阵波达方位估计

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声学学报 2024年第1期49卷 1-15页

作者：屈嵩岳郭良浩董阁中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对阵元位置失配时反卷积常规波束形成方法会在旁瓣位置产生能量较高的伪信号特征的问题,提出了一种联合通道随机关闭和反卷积的水平阵波达方位估计方法,计算不同方向的加权向量时在阵列孔径不变的前提下随机关闭一定数目的阵元。该方... 详细信息

针对阵元位置失配时反卷积常规波束形成方法会在旁瓣位置产生能量较高的伪信号特征的问题,提出了一种联合通道随机关闭和反卷积的水平阵波达方位估计方法,计算不同方向的加权向量时在阵列孔径不变的前提下随机关闭一定数目的阵元。该方法能保持点传播函数字典矩阵在对角线附近的结构不变,在矩阵其他区域引入噪声,从而抑制伪信号特征的产生。仿真实验证实,在可工作范围内,该方法相比于反卷积常规波束形成能大幅抑制背景能量,显著提高目标信号峰值背景对比度。此外,利用SWellEx96实验数据进一步验证了该方法抑制背景能量和实现目标信号检测的优良性能。

关键词：波达方位估计反卷积波束形成阵元位置误差