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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：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：CN116973843B
公开(公告)日：2025-03-04
申请号：CN202310875189.8
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/22
Abstract: 本发明属于极地声学技术领域，具体涉及一种利用单矢量水听器对冰上脉冲声源定位方法和装置，在极地海冰覆盖海域下进行跨冰层定位。现有方法无法良好实现在极地区域构建立体化观测平台，需要开发新型通信技术以克服这一难题，提高潜艇与其他通信设备之间的信息传输能力。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间的映射关系，并利用矢量水听器能够同时接收到声波速度幅值和方向信息的特性，基于单阵元实现对空中脉冲声源的高度与距离进行评估。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。可以更加隐蔽地实现在水下对空中声源的跨介质探测，同时降低了成本和施工风险。
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Patent Agency Ranking
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公开(公告)号：CN117310604B
公开(公告)日：2024-10-15
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：CN116975528A
公开(公告)日：2023-10-31
申请号：CN202310875186.4
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F18/10 , G06F18/213 , G06F17/14 , G06F17/16
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。
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公开(公告)号：CN116973843A
公开(公告)日：2023-10-31
申请号：CN202310875189.8
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/22
Abstract: 本发明属于极地声学技术领域，具体涉及一种利用单矢量水听器对冰上脉冲声源定位方法和装置，在极地海冰覆盖海域下进行跨冰层定位。现有方法无法良好实现在极地区域构建立体化观测平台，需要开发新型通信技术以克服这一难题，提高潜艇与其他通信设备之间的信息传输能力。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间的映射关系，并利用矢量水听器能够同时接收到声波速度幅值和方向信息的特性，基于单阵元实现对空中脉冲声源的高度与距离进行评估。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。可以更加隐蔽地实现在水下对空中声源的跨介质探测，同时降低了成本和施工风险。
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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
Applicant: 哈尔滨工程大学
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。
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