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公开(公告)号：CN117310604A
公开(公告)日：2023-12-29
申请号：CN202310875191.5
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/18
Abstract: 本发明涉及极地声学领域，具体涉及一种基于多普勒效应的冰层移动声源轨迹估计方法及装置。现有的移动声源轨迹估计方法无论是实用性还是适用性均难以满足在面对极地环境时的移动声源的轨迹估计。本发明通过在冰层布置三分量检波器，接收移动声源激发的声波信号，联合接收信号的时频分析结果和多普勒频移公式，首先有效估计出声波信号的中心频率以及移动声源的运动速度，其次通过接收信号中心频率的变化给出单个检波器检测到的移动声源运动轨迹。无需严格的传感器接收阵列几何形状布置和传感器阵列同步联合处理数据需求，所需设备精简，操作流程简便，具有极高的极地环境作业实用性，可有效估计移动目标在检测区域内的运动轨迹。
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公开(公告)号：CN113687308B
公开(公告)日：2023-12-19
申请号：CN202111044409.X
申请日：2021-09-07
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/22
Abstract: 本发明提供一种基于弯曲波的冰上震源定位方法，鉴于极地海冰垂向厚度与水平方向尺寸的巨大差异，以冰层声传播特点为基础，结合冰层弯曲波能量大、易检测的优势，使用希尔伯特‑黄变换时频分析方法提取弯曲波频散曲线，获取弯曲波传播群速度。充分利用弯曲波的频散特征，通过弯曲波不同频率声能量的到达时间和波速差异，计算震源距离；结合三个检波器的位置及计算得到的三个距离，利用几何关系即可估计震源位置。本发明针对极地环境以及极地海冰中声传播特点提出一种冰上震源定位方法，以解决北极地区经济开发与潜在的目标定位需求。
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公开(公告)号：CN117216931A
公开(公告)日：2023-12-12
申请号：CN202310875190.0
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明涉及一种波形预测方案设计，尤其涉及一种在厚度缓变海冰中的声传播波形预测方法及装置，属于极地通信领域。现有波形预测方法均基于厚度均匀的理想海冰模型展开，与实际环境相差较大。本发明首先依托实际极地环境下海冰物理参数及上下表面边界条件，求解获得弯曲波相速度频散函数和群速度频散函数。其次，选用发射信号能量占比超过90％的频带，结合海冰厚度变化函数与频散函数，计算出各距离微元处各频率组分的传播时间以及相位。最后，将各频率组分信号转换到时域并求和，计算出理论预测接收波形，从而实现对经过海冰的波形进行预测。实用性强，更加贴近真实的极地环境，能量易检测，传播过程稳定。
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公开(公告)号：CN116953784A
公开(公告)日：2023-10-27
申请号：CN202310875192.X
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明涉及一种冰层振源信号到时拾取方法和装置，尤其涉及一种基于熵函数分析的到时拾取方法，属于极地声学技术领域。现有的到时提取方法很难满足冰层振源信号的精准到时拾取需求。本发明对采集的冰声信号进行分段处理分析，对每段信号依次进行模糊熵分析，截取模糊熵值突增的信号段；针对极地冰层信号，设计频域敏感的AIC算法特征函数，并对截取信号进行分析，以准确拾取振源信号到时。在没有丢失有效信号的基础上，更为精准的估计了冰层有效信号的到达临界时窗，能有效提高后续到时拾取以及信号特征分析的准确性，有效提高了冰层振源信号到时拾取的精度。
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公开(公告)号：CN116907604A
公开(公告)日：2023-10-20
申请号：CN202310717136.3
申请日：2023-06-16
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01F23/296 , G01F23/80 , G06F17/11
Abstract: 本发明的目的在于提供一种基于尾波干涉的非接触液位监测方法，包括如下步骤：(1)获取实测信号；(2)获取液位表达式；(3)获取未知液位信号；(4)计算未知液位去相关系数；(5)液位估计。本发明与常用的接触式液位监测方法相比，减弱液体对采集装置的影响，提高使用寿命，降低维护成本，增加适用场景。与常用的非接触式液位监测方法相比，不需要安装在容器内部，且不需要移动采集设备，提高安装与拆卸效率，降低维护成本。并且凭借尾波对介质的高灵敏特性，最少只需单个传感器就能实现对微弱的液位变化的高精度监测。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN116846484A
公开(公告)日：2023-10-03
申请号：CN202310875188.3
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明涉及极地水声通信领域，具体涉及一种基于水中气枪源的极地冰下声通信方法和装置。采用传统的匹配滤波方法对接收信号进行预处理，实现了几个字节的指令发送和接收，但在低信噪比下的误码率还有待提高。本发明将发射信号进行串并转换，随后进行二进制脉冲时延差编码；使用气枪控制装置，使气枪按照编码的时间间隔发射脉冲；对接收信号进行包括信噪比增强和包络提取在内的预处理，获得信号的脉冲包络以及脉冲时延差序列；进行脉冲到时估计；对脉冲时延差结果进行信息解码。提高接收信号中直达脉冲的信噪比，进一步提高远程通信能力，实现极地冰下远距离声通信。
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公开(公告)号：CN115856098A
公开(公告)日：2023-03-28
申请号：CN202211430601.7
申请日：2022-11-15
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01N29/44
Abstract: 本发明的目的在于提供一种基于多重散射波干涉的介质变化监测算法，包括如下步骤：信号获取、信号分段、获取相似信息、时延计算；介质变化监测。本发明与Stretching方法相比可以实现非线性时延以及局部介质变化的评估，且不需要信号之间严格时间同步；与WCC方法相比，时间解析度大幅度提高，有效地抑制了周期跳跃；相比于传统DTW方法，对信号进行分段处理以及使用一种新的弯曲窗口，截断处理后弯曲窗口的宽度可成倍减小，大大提高计算效率。基于波形特性计算其水平偏移量，对信号截断处理，有效抑制病态匹配的发生，同时，合理选择约束条件值，在不降低计算效率的同时有效提高计算精度，减弱波形畸变带来的影响，大大提高计算精度。
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公开(公告)号：CN115208484A
公开(公告)日：2022-10-18
申请号：CN202210774541.4
申请日：2022-07-01
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明公开了一种跨冰介质声通信方法，步骤1：确定声信号接收端与发射端的距离及接收端预期接收的不同脉冲信号主频；步骤2：计算接收端位置处弯曲波群速度频散传递函数；步骤3：分别计算获得不同脉冲信号的输出频域响应，然后将不同脉冲信号的输出频域响应分别转换到时域，并在时域反转波形，得到时域频散信号，即用于频域编码的码元；步骤4：将步骤3得到码元信号以相同时间间隔串联得到频域编码信号；步骤5：发射端在水下发射步骤4得到的频域编码信号，冰上接收端接收到脉冲信号串，解码完成跨冰介质声通信。本发明在提高复杂信息通信速率及通信距离的同时，使通信隐蔽性显著增加，实现声信号在冰层特定距离处的高效、远程、隐蔽传输。
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公开(公告)号：CN113686964A
公开(公告)日：2021-11-23
申请号：CN202111045979.0
申请日：2021-09-07
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法，通过推导冰水耦合状态下浮冰波导的频散方程，并基于复数空间峰值自搜索算法实现冰水耦合模型的逐一模态求解，获得对冰厚最为敏感的QS模态在全频段的频散曲线，规避传统求解算法全局搜根工作量大的弊端，将实测冰声信号中提取出的QS模态频散曲线与理论曲线对比即可确定海冰厚度，进而实现可持续、准确、易操作的海冰厚度测量。本发明可为其他极地海冰研究提供基础支撑，及时为极地航行、极地资源开发、冰下救援等作业任务提供必要信息。
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公开(公告)号：CN116800350B
公开(公告)日：2025-04-01
申请号：CN202310717426.8
申请日：2023-06-16
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明的目的在于提供一种跨冰声通信系统及方法，包括冰面通信装置和水中通信装置。本发明基于浮冰声传播特性，同时使用冰层声传播信道以及水中声传播信道，通过激发冰中板间纵波进行冰面到水中的信息传输，解决了因冰面震源激发水中直达波的衰减较快，而无法实现下行远距离通信的问题，实现跨冰介质声信号的有效发射和接收，从而完成跨冰介质声通信。上行通信与下行通信使用不同频带通信，即冰面通信装置可同时进行冰层声传播信道的信号发射，和水中声传播信道的信号接收，实现全双工通信，提高了通信效率。同时冰面接收的三分量数据分析处理，水中接收模块的指向性接收，都能有效降低发射信号和噪声的干扰，提高了接收信号质量。
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