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基于warping变换的波导时频分析

物理学报 2015年第2期64卷 293-298页

作者：鹿力成马力中国科学院水声环境特性重点实验室北京100190 中国科学院声学研究所北京100190

海洋波导的存在使得信号在水中传播过程中产生频散,从而降低了信号处理质量.基于声场的波导不变特性,给出了一种具有普遍意义的warping变换,这种变换可以将波导中的信号频散特性简单化.数值仿真结果表明,只需要知道波导不变量的取值范... 详细信息

海洋波导的存在使得信号在水中传播过程中产生频散,从而降低了信号处理质量.基于声场的波导不变特性,给出了一种具有普遍意义的warping变换,这种变换可以将波导中的信号频散特性简单化.数值仿真结果表明,只需要知道波导不变量的取值范围就可以很好地提取出波导的频散曲线,数值仿真和海上实验数据给出了较为理想的结果.

关键词：波导不变量 warping变换频散曲线

一种基于warping变换的浅海脉冲声源被动测距方法

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物理学报 2016年第10期65卷 138-146页

作者：王冬郭良浩刘建军戚聿波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

针对浅海波导中脉冲声源被动测距问题,提出了一种利用接收信号的能量密度函数进行warping变换的声源被动测距方法.对于浅海波导,接收信号的能量密度函数中不同号简正波相干部分,经warping变换后输出结果的频谱中包含与声源和接收器位置... 详细信息

针对浅海波导中脉冲声源被动测距问题,提出了一种利用接收信号的能量密度函数进行warping变换的声源被动测距方法.对于浅海波导,接收信号的能量密度函数中不同号简正波相干部分,经warping变换后输出结果的频谱中包含与声源和接收器位置无关的不变性频率特征.这些特征频率在数值上等于理想波导中相干的两号简正波的截止频率差,与海底参数无关,因此仅需已知海水中的平均声速和海水深度便可计算出特征频率值.当声源距离未知时,利用特征频率的提取值与真实特征频率之间的关系可以实现快速测距,极大地提高了计算速度.为了验证方法的有效性,对2011年11月黄海海域水声实验的接收脉冲数据进行了处理,测距结果与实测距离符合良好,平均测距误差在8%以内.

关键词：浅海被动测距 warping变换能量密度函数

液态半无限海底下典型波导的warping变换修正

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哈尔滨工程大学学报 2018年第8期39卷 1257-1263页

作者：李晓曼朴胜春张海刚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 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

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... 详细信息

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。

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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浅海双深度warping变换融合无源测距

声学学报 2024年第2期49卷 263-273页

作者：陈孟奇郭良浩刘建军张灵珊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

针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干... 详细信息

针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干涉项模态,提高测距的准确度。此外,针对实际海洋环境中测量场warping变换特征峰位置难以准确提取的问题,将warping变换的频率不变性与图像形态学方法结合以增强特征频率结构,提高后续测距的稳健性。海试数据处理结果显示,测距结果与实际距离符合较好,表明所提方法具有实际可行性。

关键词： warping变换无源测距垂直双阵元浅海波导

Doppler-warping变换及其应用在声学目标运动速度估计

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物理学报 2021年第12期70卷 104-111页

作者：高德洋高大治迟静王良宋文华中国海洋大学海洋技术系青岛266100 中国海洋大学物理系青岛266100

当声源和接收器之间存在相对运动时,接收到的信号会发生多普勒频移,多普勒频移和目标运动参数有关.针对声学多普勒频移问题提出Doppler-warping变换,运用该变换可以实现多普勒信号相位的线性化,推导出warping算子,提出一种利用该变换估... 详细信息

当声源和接收器之间存在相对运动时,接收到的信号会发生多普勒频移,多普勒频移和目标运动参数有关.针对声学多普勒频移问题提出Doppler-warping变换,运用该变换可以实现多普勒信号相位的线性化,推导出warping算子,提出一种利用该变换估计目标运动参数的算法.首先构造不同运动参数下的Doppler-warping算子,再利用算子对接收的时域信号进行时间重采样,然后求出变换之后信号的频谱函数,最后利用频谱函数熵最小来实现目标参数估计.仿真结果证明了该方法的有效性,对于低信噪比的海试数据,渔船真实速度为4.5 m/s,采用传统的最小均方误差(MMSE)速度估计方法得到的结果为5.2 m/s,误差达到15.56%,本文提出的Doppler-warping变换方法较为准确地估计了目标运动速度,估计结果为4.7 m/s,误差为4.44%.

关键词：多普勒效应 warping变换目标运动速度估计

波导不变量误差对频域β-warping变换及浅海被动测距的影响

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应用声学 2018年第5期37卷 597-606页

作者：郭良浩王冬刘建军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

频域β-warping变换可将接收信号自相关函数中简正波互相关部分,变为时域上时延随声源距离线性增大的脉冲序列。对信号自相关函数进行β-warping变换需要已知波导不变量值。但是,在实际应用中,很难获得波导不变量的准确值。研究表明,在... 详细信息

频域β-warping变换可将接收信号自相关函数中简正波互相关部分,变为时域上时延随声源距离线性增大的脉冲序列。对信号自相关函数进行β-warping变换需要已知波导不变量值。但是,在实际应用中,很难获得波导不变量的准确值。研究表明,在事先获得粗略的水体声速剖面参数的情况下,如果估计得到的波导不变量为其真实值的q倍,那么频域β-warping变换后得到的脉冲时延也会变为波导不变量取真实值时的q倍。进一步研究表明,在水平不变浅海波导中采用频域β-warping变换进行被动测距时,通过设置一个已知距离的引导声源,那么即使估计得到的波导不变量存在一定误差,实际测距结果仍与真实距离符合得较好。

关键词：波导不变量 warping变换被动测距

利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法

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应用声学 2020年第4期39卷 501-511页

作者：董阁郭良浩徐鹏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

对于单一静止的观测平台,针对直航运动的目标,提出了一种利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法.该方法利用频域β-warping变换从简正波互相关项中提取与目标距离呈线性关系的脉冲时延,进而估计距离特征量,并根据几何关系建立... 详细信息

对于单一静止的观测平台,针对直航运动的目标,提出了一种利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法.该方法利用频域β-warping变换从简正波互相关项中提取与目标距离呈线性关系的脉冲时延,进而估计距离特征量,并根据几何关系建立了目标航向、目标方位和距离特征量的数学模型,利用渐近无偏最小二乘方法对目标航向进行估计.数值仿真和实验数据处理结果表明:在浅海水平不变波导远场条件下,该方法可以对直航运动的目标进行可靠地航向估计,航向估计性能与观测时间内的平均方位变化率密切相关.

关键词： warping变换距离特征量目标航向估计

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基于warping变换的槽波频散补偿研究

电子质量 2017年第11期 5-8页

作者：殷立杰夏双双山东科技大学电子通信与物理学院山东青岛266590

warping变换是一种主要应用于水声学中的等价酉变换,用来处理在海洋波导中传播的简正波频散特性,通常是对水声信号在时域上或者频域上按相应特性关系进行重采样处理。该文将warping变换应用于煤层槽波频散补偿,将煤层信道环境等效为"波... 详细信息

warping变换是一种主要应用于水声学中的等价酉变换,用来处理在海洋波导中传播的简正波频散特性,通常是对水声信号在时域上或者频域上按相应特性关系进行重采样处理。该文将warping变换应用于煤层槽波频散补偿,将煤层信道环境等效为"波导",通过对煤层环境下的warping变换算子的推导,并将频散雷克子波信号输入到最终得到的warping函数中,经过仿真发现warping变换能够有效地消除频散效应对雷克子波造成的频带展宽、相位畸变和振幅衰减等影响,提高信号分辨率和清晰度。

关键词： warping变换槽波频散补偿

时域warping变换的简正波模态分解研究及应用

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时域warping变换的简正波模态分解研究及应用