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非均匀杂波背景下的自适应检测器设计

系统工程与电子技术 2024年

作者：朱东升宿晓静马治勋师英杰中国科学院声学研究所

为提高恒虚警检测器在不同检测背景下的鲁棒性和抗干扰能力。本文提出了一种综合型的自适应检测器，其具备多策略选择能力和检测参数动态调节能力。文中所提检测器引入贝叶斯信息准则，通过计算参考单元的信息估计序列，对当前检测背景... 详细信息

为提高恒虚警检测器在不同检测背景下的鲁棒性和抗干扰能力。本文提出了一种综合型的自适应检测器，其具备多策略选择能力和检测参数动态调节能力。文中所提检测器引入贝叶斯信息准则，通过计算参考单元的信息估计序列，对当前检测背景类型进行识别。进一步，在非均匀检测背景下，该检测器能够对干扰目标个数或杂波边缘位置进行估计。最终根据识别和估计结果选择对应的检测策略和检测参数。利用蒙特卡罗仿真，对本文所提检测器性能进行分析，并与经典检测器进行比较。仿真结果表明，该检测器具备检测背景识别能力和背景参数估计能力。同时，该检测器在检测背景参数先验知识不足的情况下，具有较好的抗干扰能力。

关键词：恒虚警检测自适应检测信息论准则多目标杂波边缘

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扩散噪声环境下的多通道盲语音分离方法

声学学报 2024年第06期49卷 1304-1314页

作者：刘升东杨飞然王谋李茁杨军中国科学院噪声与振动重点实验室(声学研究所) 中国科学院大学 OPPO广东移动通信有限公司

适用于超定系统的处理扩散噪声的独立向量提取方法受限于高斯噪声假设,无法消除与目标声源同方向的扩散噪声。为此,提出了一种适用于扩散噪声环境的多通道盲源分离方法。该方法假设扩散噪声在各个方向上的能量分布均匀且具有时变特性。... 详细信息

适用于超定系统的处理扩散噪声的独立向量提取方法受限于高斯噪声假设,无法消除与目标声源同方向的扩散噪声。为此,提出了一种适用于扩散噪声环境的多通道盲源分离方法。该方法假设扩散噪声在各个方向上的能量分布均匀且具有时变特性。采用低秩声源模型和秩1空间模型构建适用于扩散噪声环境下混合信号的概率模型。在此基础上,通过最大似然准则推导出分离矩阵的更新公式,并估计语音和噪声的功率谱密度。最后,利用维纳滤波抑制与目标声源相同方向的扩散噪声。仿真实验结果表明,所提方法的声源分离性能和抑制噪声能力比现有算法取得了显著提高,验证了其在复杂噪声环境下的有效性。

关键词：盲源分离非负矩阵分解独立低秩矩阵分析扩散噪声

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基于时间反转的路桩超声测量系统设计

应用声学 2024年

作者：刘凌峰王玥周二磊曹政安志武吴文焘中国科学院声学研究所中国科学院大学

为解决高速公路护栏路桩埋深的测量问题，该文开发了一套基于时间反转的路桩超声测量系统。该系统集成了包括高压激励发射模块和宽带高增益接收模块的硬件系统和基于QT的用户软件系统。通过时间反转处理对路桩底端回波信号进行自聚焦，... 详细信息

为解决高速公路护栏路桩埋深的测量问题，该文开发了一套基于时间反转的路桩超声测量系统。该系统集成了包括高压激励发射模块和宽带高增益接收模块的硬件系统和基于QT的用户软件系统。通过时间反转处理对路桩底端回波信号进行自聚焦，提高了路桩底端回波信号信噪比，实现了到达时间的精确测量，从而完成了路桩长度的高精度测量。实验结果表明，该系统能够通过脉冲回波的方式准确测量路桩长度，误差在±4 mm以内，满足实际检测需求，有望在现场应用中发挥重要作用。

关键词：高频超声时间反转路桩测量

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基于曲线拟合的柔性线型传声器阵列位置校准

应用声学 2024年

作者：葛育海李晓东郑成诗中国科学院声学研究所中国科学院大学

柔性传声器阵列的位置不确定会导致波束形成和声源定位等应用场景的性能下降，因此必须采用位置校准算法解决该问题；现存的大部分位置校准算法涉及非凸优化问题的求解，存在局部极小和低稳定性等问题。为了克服这些缺陷，该文研究了阵... 详细信息

柔性传声器阵列的位置不确定会导致波束形成和声源定位等应用场景的性能下降，因此必须采用位置校准算法解决该问题；现存的大部分位置校准算法涉及非凸优化问题的求解，存在局部极小和低稳定性等问题。为了克服这些缺陷，该文研究了阵列几何特征作为额外约束，并提出基于曲线拟合的位置校准算法。该文分别利用抛物线和圆弧线对阵列形状进行建模，提出了两种不同的位置校准算法。仿真和半消声室实验结果均表明，该文提出的方法可以有效估计阵列的位置信息，并且该方法具有鲁棒性强和稳定性高的特点。

关键词：传声器阵列位置校准曲线拟合

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一种声悬浮换能器的辐射头结构参数优化分析

应用声学 2024年

作者：常钦王晓振吴鹏飞林伟军中国科学院声学研究所中国科学院大学

声操控技术可以对高温熔融物进行非接触式的悬浮与检测。通常要求悬浮节点尽量远离换能器，以便留出空间安装各类检测设备。该文针对上述需求，为了解决对换能器距离增加且调节范围受限导致悬浮能力下降的问题，提出了一种仅通过改良变... 详细信息

声操控技术可以对高温熔融物进行非接触式的悬浮与检测。通常要求悬浮节点尽量远离换能器，以便留出空间安装各类检测设备。该文针对上述需求，为了解决对换能器距离增加且调节范围受限导致悬浮能力下降的问题，提出了一种仅通过改良变幅杆几何外形即可提高换能器远距离悬浮性能的优化策略。该文利用有限元方法对不同参数组合的变幅杆进行振动模态仿真，得到了组合中最优的变幅杆几何设计，并通过对数值结果的进一步地分析，解释了参数影响变幅杆优化的机理。

关键词：声操控稳定性变幅杆有限元

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阻抗解耦的管束穿孔板吸声性能分析

声学学报 2024年

作者：梅中建李晓东吕亚东程晓斌杨军中国科学院噪声与振动重点实验室(声学研究所) 中国科学院大学

针对吸声结构中声阻与声抗相互耦合影响阻抗匹配的问题，提出了一种阻抗可解耦的分段式管束穿孔板吸声结构。通过调节上段细管束和下段粗管的几何参数可实现对整体结构的声阻和声抗的解耦调控。理论和仿真结果表明，通过改变上段细管... 详细信息

针对吸声结构中声阻与声抗相互耦合影响阻抗匹配的问题，提出了一种阻抗可解耦的分段式管束穿孔板吸声结构。通过调节上段细管束和下段粗管的几何参数可实现对整体结构的声阻和声抗的解耦调控。理论和仿真结果表明，通过改变上段细管束的内径，可以调节结构的声阻，而声抗几乎不变，进而实现吸声频带宽度调节; 通过改变下段粗管的长度，可以调节结构的声抗，而声阻相对变化较小，进而实现吸声峰频率调节。通过阻抗解耦可以优化宽频范围内的阻抗匹配效果，提升吸声性能，拓宽吸声频带的调节范围。实验验证了阻抗解耦调制吸声性能的有效性。

关键词：管束穿孔板吸声性能阻抗匹配阻抗解耦

强舰船干扰条件下的无人水下航行器目标特征稳健提取方法

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应用声学 2024年

作者：王仪许枫杨娟中国科学院声学研究所海洋声学技术实验室中国科学院大学

针对强舰船干扰条件下无人水下航行器(UUV)螺旋桨边带频率提取困难问题，提出一种基于变分模态分解改进的DEMON谱分析法，用于对UUV螺旋桨边带频率估计。利用变分模态分解自适应构造的最优维纳滤波，提升抗噪能力的同时代替人为选取包... 详细信息

针对强舰船干扰条件下无人水下航行器(UUV)螺旋桨边带频率提取困难问题，提出一种基于变分模态分解改进的DEMON谱分析法，用于对UUV螺旋桨边带频率估计。利用变分模态分解自适应构造的最优维纳滤波，提升抗噪能力的同时代替人为选取包络调制噪声检测(DEMON)谱分析带通滤波器，进而提取UUV高频辐射噪声中的边带螺旋桨旋转频率。分析了用于UUV特征提取的变分模态分解参数设置，据此参数验证了该方法在实际舰船干扰下对UUV边带频率提取的有效性。并通过仿真验证了在一定信噪比舰船噪声背景下，改进算法相比于原DEMON谱分析法提取边带线谱的优势。

关键词： UUV特征提取变分模态分解 DEMON谱分析舰船干扰

相控型圆管换能器产生螺旋声场的仿真与实验分析

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应用声学 2024年

作者：刘乃滔杨娟许枫中国科学院大学中国科学院声学研究所海洋声学技术实验室

声呐系统进行水下导航及目标探测时，需要大规模布阵形成换能器阵列来实现，所需硬件以及信号处理的复杂度较高。而在螺旋声场中，由于方位角和声压相位角是线性对应的关系，所以仅由一个螺旋信标就能实现对水下目标的探测。因此，该文... 详细信息

声呐系统进行水下导航及目标探测时，需要大规模布阵形成换能器阵列来实现，所需硬件以及信号处理的复杂度较高。而在螺旋声场中，由于方位角和声压相位角是线性对应的关系，所以仅由一个螺旋信标就能实现对水下目标的探测。因此，该文设计了一种能够产生螺旋声场的圆管换能器，通过有限元软件仿真，证明了该圆管换能器可以产生螺旋声场。在此基础上，进行水池实验对螺旋声场的性质进行了验证，为进一步设计出用于水下导航以及目标探测的声呐系统打下了基础。

关键词：正交偶极子螺旋声场相控激励有限元仿真

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声学图像的水下小目标三维形状恢复

应用声学 2024年

作者：易兵蒋立军刘佳许枫中国科学院声学研究所海洋声学技术实验室中国科学院大学

基于二维声呐图像的三维场景恢复在水下救援等应用场景中具有重要意义。单一的三维重构算法难以同时实现图像细节信息的恢复与背景噪声的抑制，使得目标恢复精度较低。针对这一问题，提出了一种数据融合的三维重构方法。该方法首先利用... 详细信息

基于二维声呐图像的三维场景恢复在水下救援等应用场景中具有重要意义。单一的三维重构算法难以同时实现图像细节信息的恢复与背景噪声的抑制，使得目标恢复精度较低。针对这一问题，提出了一种数据融合的三维重构方法。该方法首先利用C均值模糊聚类算法提取图像的目标区域与背景区域，然后针对目标区域采用细节恢复较好的三维重构算法，背景区域选取噪声抑制能力较强的恢复算法，并将二者恢复结果进行融合，从而得到图像细节信息恢复较好及抑制背景噪声的能力较强的重构结果，提升三维恢复结果的精度。实验数据处理表明，该方法与传统方法相比，其重构结果的整体平均误差从24.3%下降至10%，说明该方法能更精准地重构声呐图像的三维形状。

关键词：声呐图像三维重构图像分割数据融合