一种对空中目标的跨冰层三维声学定位方法和装置

    公开(公告)号:CN116953616B

    公开(公告)日:2024-05-28

    申请号:CN202310875185.X

    申请日:2023-07-17

    Abstract: 本发明涉及一种对空中目标的跨冰层三维声学定位方法和装置,属于极地声学技术领域。由于气象条件的影响,北极海冰限制了水面船只进入核心区域,并限制了大气与海水中的信息交换范围。本发明基于极地声传播理论,挖掘不同模态波场到时与声源空间位置的映射关系,基于多阵元实现对空中目标的相对位置确定。与电磁波相比,声波在冰水介质中的衰减较弱,因此本发明采用声波以波传播,减少了在复杂冰水环境下的信号衰减,提高了信号的传播质量。此外,本发明基于多阵元系统,阵元数越多,定位精度越高。这使得在极地地区的通信和监测任务更为可靠和有效。与电磁波相比,声波在冰水介质中的衰减较弱。

    一种在厚度缓变海冰中的声传播波形预测方法及装置

    公开(公告)号:CN117216931B

    公开(公告)日:2024-11-08

    申请号:CN202310875190.0

    申请日:2023-07-17

    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。

    基于德劳内三角剖分的极地声信号特征提取方法和装置

    公开(公告)号:CN116975528B

    公开(公告)日:2024-03-15

    申请号:CN202310875186.4

    申请日:2023-07-17

    Abstract: 本发明涉及一种基于德劳内三角剖分的极地声信号特征提取方法和装置,属于极地声信号处理领域。仅使用时频分析方法提取信号特征,无法消除噪声干扰,频域滤波容易导致部分有效信号丢失。本发明对极地声信号的数据进行预处理,得到二维时频图及其能量幅值绝对值;通过巴格曼变换对能量绝对幅值做处理,得到极地信号二维时频图的零点;根据所获零点进行德劳内三角剖分;根据三角形几何构型特性差异设定阈值,通过筛除大于阈值的三角形去除噪声;基于连通性完成对筛选后三角形的基础群组划分;基于划分的群组对极地声信号进行特征提取。不受噪声类型的影响,可以从强干扰背景中提取出有效信号,抗干扰能力强,准确性提高。

    一种在厚度缓变海冰中的声传播波形预测方法及装置

    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

    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。

    一种冰层振源信号到时拾取方法和装置

    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

    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。

    基于德劳内三角剖分的极地声信号特征提取方法和装置

    公开(公告)号:CN116975528A

    公开(公告)日:2023-10-31

    申请号:CN202310875186.4

    申请日:2023-07-17

    Abstract: 本发明涉及一种基于德劳内三角剖分的极地声信号特征提取方法和装置,属于极地声信号处理领域。仅使用时频分析方法提取信号特征,无法消除噪声干扰,频域滤波容易导致部分有效信号丢失。本发明对极地声信号的数据进行预处理,得到二维时频图及其能量幅值绝对值;通过巴格曼变换对能量绝对幅值做处理,得到极地信号二维时频图的零点;根据所获零点进行德劳内三角剖分;根据三角形几何构型特性差异设定阈值,通过筛除大于阈值的三角形去除噪声;基于连通性完成对筛选后三角形的基础群组划分;基于划分的群组对极地声信号进行特征提取。不受噪声类型的影响,可以从强干扰背景中提取出有效信号,抗干扰能力强,准确性提高。

    一种基于跨冰声传播的冰下航行器定位导航方法

    公开(公告)号:CN116879840A

    公开(公告)日:2023-10-13

    申请号:CN202310717885.6

    申请日:2023-06-16

    Abstract: 本发明的目的在于提供一种基于跨冰声传播的冰下航行器定位导航方法,包括如下步骤:冰基信标发射信号,提供信标当前位置信息;估计位置A处冰下航行器与冰基信标的距离信息;估计位置B处冰下航行器与冰基信标的距离信息;以冰基信标O为原点建立笛卡尔坐标系,估计冰下航行器与冰基信标的相对位置信息;估计冰下航行器的绝对位置信息。本发明利用快速布设于冰层上表的冰基信标,基于声能量跨冰介质长程传播能力完成对冰下航行器相对位置的确定,结合冰基信标卫星定位信息实现冰下航行器的快速定位导航,在提高定位信息准确度和覆盖范围的同时,强化了快速布设能力。

    一种冰层振源信号到时拾取方法和装置

    公开(公告)号:CN116953784B

    公开(公告)日:2024-06-04

    申请号:CN202310875192.X

    申请日:2023-07-17

    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。

    一种对空中目标的跨冰层三维声学定位方法和装置

    公开(公告)号:CN116953616A

    公开(公告)日:2023-10-27

    申请号:CN202310875185.X

    申请日:2023-07-17

    Abstract: 本发明涉及一种对空中目标的跨冰层三维声学定位方法和装置,属于极地声学技术领域。由于气象条件的影响,北极海冰限制了水面船只进入核心区域,并限制了大气与海水中的信息交换范围。本发明基于极地声传播理论,挖掘不同模态波场到时与声源空间位置的映射关系,基于多阵元实现对空中目标的相对位置确定。与电磁波相比,声波在冰水介质中的衰减较弱,因此本发明采用声波以波传播,减少了在复杂冰水环境下的信号衰减,提高了信号的传播质量。此外,本发明基于多阵元系统,阵元数越多,定位精度越高。这使得在极地地区的通信和监测任务更为可靠和有效。与电磁波相比,声波在冰水介质中的衰减较弱。

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