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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
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：CN113686964B
公开(公告)日：2023-12-12
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：CN112698402A
公开(公告)日：2021-04-23
申请号：CN202011508376.5
申请日：2020-12-18
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种海冰声速原位评估方法，包括：检波器布放、声源激发、偏振分析、极化滤波和波速评估，通过上述步骤之间的配合，在优化测量精度的同时显著提高了现存冰声测量方法的实用性与普适性，使其可广泛应用于海、河、湖、池以及人工冰场等冰层厚度未知的小范围冰域并实现对冰中声速的高效评估。本方法基于极化滤波处理实现波场分离的同时也对背景噪声具有较好抑制效果，因此相比传统时差法具有更好的稳定性；同时还可通过增加检波器个数或声源激发次数来提高本发明方法精度；结合具有无线数据传输功能的三分量地震检波器可以实现对于冰中声速的原位实时测量与监测。
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公开(公告)号：CN107560689A
公开(公告)日：2018-01-09
申请号：CN201710722230.2
申请日：2017-08-22
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01F23/296
Abstract: 本发明公开了一种冰下水深测量方法，本发明属于水声领域。本发明先通过敲击铅球产生振动信号，首先经过冰表面到达冰层检波器为第一个触发信号，其次信号一部分经冰下表面反射，进入检波器为第二个冰层反射信号，另一部分信号通过冰层下表面的折射到达海水中，经过海底反射和冰层下表面的折射，进入冰层中传播，最后到达冰层检波器为第三个海底反射信号。采回的数据经过分析确定海底界面反射与冰面反射信号的时间间隔，从而根据水中声速来确定水深。与现有凿穿冰层测水深的方法相比，在恶劣的极地环境下，该种方式可以大幅度缩小在室外测量的时间，大量减小了工作人员长时间在室外工作所导致的意外事故率。
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Patent Agency Ranking
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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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
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/26
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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公开(公告)号：CN115208484B
公开(公告)日：2023-03-24
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：CN113359183A
公开(公告)日：2021-09-07
申请号：CN202110570146.X
申请日：2021-05-25
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种针对极地冰层的震源定位方法，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层震源定位方法，以解决北极地区经济开发与军事对抗中潜在的目标定位需求。本发明结合极地冰层声传播特点，充分利用弹性波导带来的多波现象，从波场偏振特征、传播速度及幅值等方向开展多维度差异性分析，构建了具有高度适用性的冰层震源定位方法；从工程应用角度出发，本发明涉及方法无需传感器阵列，使用单台自容式三分量地震仪即可满足所需数据采集需求，所需设备高度精简，操作流程简便、快捷，具有极高的极地环境作业实用性。
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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
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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