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[发明专利]一种多频段海底大地基准站-CN202110985273.6有效
发明人：孙大军;韩云峰;张居成;郑翠娥;崔宏宇;张殿伦 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-08-25 - 公布日： 2023-08-18 - 主分类号： G01D21/02 文献下载
摘要：一种多频段海底大地基准站，解决了现有海底大地基准站覆盖范围受限的问题，属于海洋大地测量技术领域和海洋工程领域。本发明包括多个水下导航系统，分布在海底，目标用户根据多个水下导航系统的分布位置和距离进行定位和导航；每个水下导航系统采用长距离水下导航系统、中距离水下导航系统或短距离水下导航系统；长距离水下导航系统的中心频带为500Hz；中距离水下导航系统的工作频带为2kHz‑4kHz；短距离水下导航系统的工作频带为8kHz‑16kHz。本发明选择中频和低频的双频段工作频率，设计了三种工作频带的导航系统，分别实现长距离、中距离和短距离，分布在海底，扩大海底大地基准站覆盖范围。
一种频段海底大地基准

[发明专利]一种基于运动补偿鲁棒主成分分析的干扰抑制方法-CN202110459376.9有效
发明人： 郑翠娥;程驰宇;张居成;韩云峰;李海鹏 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G01S5/22 文献下载
摘要：一种基于运动补偿鲁棒主成分分析的干扰抑制方法，涉及水声阵列信号领域技术领域，针对现有技术中由于海水中干扰信号的影响，使得信号检测估计性能低的问题，包括步骤一：利用阵列接收水下宽带信号和待测声源的运动信息，所述宽带信号包括期望信号和干扰信号；步骤二：根据待测声源的运动信息对阵列获取到的水下宽带信号进行运动补偿；步骤三：将步骤二中补偿过的水下宽带信号列向量化；步骤四：利用鲁棒主成分分析法将列向量化后的水下宽带信号中的期望信号和干扰信号进行分离。本方法的优点在于既能将期望信号与干扰信号分离，同时不影响信号相位信息，从而抑制干扰对信号检测性能的影响，在低信干比的条件下提高水声信号的检测性能。
一种基于运动补偿鲁棒主成分分析干扰抑制方法

[发明专利]一种主从式海底基准站控制网布设方法-CN202211530157.6在审
发明人：孙大军;欧阳雨洁;韩云峰;张居成;郑翠娥;李海鹏;洪小平 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-11-30 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： H04W16/18 文献下载
摘要：一种主从式海底基准站控制网布设方法，属于海洋大地测量技术领域和海洋工程领域，本发明解决了现有无主站控制网布设方法存在稳定性差，网内定位精度差的问题。本发明根据目标海域的海洋环境和地质条件，确定布设基准控制网主站位置；根据目标海域的海洋环境确定主站布放的设备和工艺，对主站进行布放，根据待布设基站的海洋基线长度和布设网型确定布设辅站个数，根据主站位置布设辅站；利用作业船对主站位置与辅站位置进行标定和校准，实现海底基准站控制网布设。本发明适用于海底基站布设。
一种主从海底基准控制网布方法

[发明专利]一种基于统计差分的超短基线定位方法-CN202310305652.5在审
发明人：张居成;闫宓;韩云峰;郑翠娥;洪小平;李海鹏;徐达;师俊杰;田应元 -专利权人：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心;哈尔滨工程大学
申请日： 2023-03-27 - 公布日： 2023-06-27 - 主分类号： G01S5/18 文献下载
摘要：一种基于统计差分的超短基线定位方法，涉及海洋工程领域。本发明是为了解决现有超短基线水声定位系统存在有效定位范围小以及缺少高精度声速信息时定位精度低的问题。本发明包括：获得定位目标斜距RT、粗测向结果cosθT和粗定位结果XT；获取差分基准站在基阵坐标系下水平位置利用和XT获取定位效果最佳基准站I；利用基准站I大地坐标获取真实斜距方向角和直接差分改正(Δx,Δy)T；利用XT、RT、和(Δx,Δy)T获取基阵坐标系下定位目标相对差分改正坐标X＝(x,y)T；利用基阵坐标系到大地坐标系的转换矩阵将X＝(x,y)T转换为大地坐标，获得定位目标大地坐标。本发明用于利用超短基线水声定位系统对目标进行定位。
一种基于统计超短基线定位方法

[发明专利]一种基于概率图模型的水下目标定位方法-CN202011401299.3有效
发明人：孙大军;张居成;韩云峰;郑翠娥;徐敏 -专利权人：哈尔滨工程大学青岛船舶科技有限公司
申请日： 2020-12-04 - 公布日： 2023-06-27 - 主分类号： G01S5/02 文献下载
摘要：一种基于概率图模型的水下目标定位方法，属于水下定位技术领域，本发明为解决现有技术在信标稀疏、信息更新率低时无法获得高精度的水下目标位置的问题。它包括在稀疏条件下，获取单目标在一段时间内的全部距离数据和速度数据，将距离数据和速度数据分别作为局部变量，采用因子图表示各局部变量的全局联合概率分布，获得全局函数；对全局函数进行求补和计算，求解边缘函数，获得目标每个时刻的位置估计值；对边缘函数采用和积算法计算，求解联合分布的各个局部变量的边缘概率函数，获得不同时刻的目标估计结果。本发明用于对水下目标进行精确定位。
一种基于概率模型水下目标定位方法

[发明专利]水下无定位移动网络的自适应通信方法-CN202210935525.9有效
发明人：孙大军;明婉婷;张居成;韩云峰;郑翠娥;洪小平;李海鹏 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-08-04 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： H04W72/0446 文献下载
摘要：水下无定位移动网络的自适应通信方法,解决了现有水下传感器网络传输效率和信道利用率低的问题，属于水下传感器网络技术领域。本发明包括：S1、对水下无定位移动网络中规定运动范围内的节点进行排序及标号，并按照排序作为节点发送数据包的顺序，对n个节点进行轮询式组网；S2、各节点接收完数据包后，根据当前周期数据包的发送时刻进行发送，同时利用神经网络对各节点下一周期按照排序的空闲时间进行预测；S3、采用Q‑learning算法对预测的空闲时间进行自适应调整，将空闲时间调整至最优值，并相应地调整各节点下一周期数据包按照排序的发送时刻；S4、运行至下一周期时，将调整后的空闲时间分配至各节点，转入S2。
水下定位移动网络自适应通信方法

[发明专利]基于多普勒辅助的时间同步方法-CN202210938343.7有效
发明人：孙大军;明婉婷;张居成;韩云峰;郑翠娥;洪小平;李海鹏 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-08-05 - 公布日： 2023-04-25 - 主分类号： H04W56/00 文献下载
摘要：基于多普勒辅助的时间同步方法，解决现有时间同步方法没有考虑多普勒频移影响精度的问题，属于水下传感器网络技术领域。本发明包括：将水下无线传感器网络划分成若干个3D网格，每个网格构成一个簇，每个簇中包括一个簇首节点和若干个普通节点；水面浮标发送同步消息给各簇簇首节点，各簇簇首节点完成时间同步；各簇簇首节点向簇内同其他普通节点发起n次时间同步消息，普通节点根据接收簇首节点消息的时间戳和测量得到的多普勒尺度因子获得时钟频偏估计值由普通节点向簇首节点发起一次双向交互，根据及双向交互的时间戳和测量得到的多普勒尺度因子获得时钟相位偏移估计值普通节点根据和完成时间同步。
基于多普勒辅助时间同步方法

[发明专利]一种基于多普勒补偿的水下目标授时方法-CN202310027303.1在审
发明人：孙大军;欧阳雨洁;韩云峰;张居成;郑翠娥;李海鹏;洪小平 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2023-01-09 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： G04G7/00 文献下载
摘要：一种基于多普勒补偿的水下目标授时方法，涉及海洋工程领域。本发明是为了为水下航行器提供统一的时间基准，并且保持长期的时间稳定。本发明所述的一种基于多普勒补偿的水下运动目标授时方法。该方法包通过对目标运动状态的估计实现运动过程中多普勒测量值的修正，补偿因多普勒测量误差带来的时间同步误差，并给出基本的授时结果评估标准。本发明对任意状态目标，通过对其运动状态的估计完成多普勒测量值的补偿，实现任意状态目标的高精度授时。
一种基于多普勒补偿水下目标授时方法

[发明专利]一种基于双程声路径的海底基准校准方法-CN202110465877.8有效
发明人： 郑翠娥;孙大军;张居成;韩云峰;崔宏宇;张殿伦 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-04-28 - 公布日： 2022-11-15 - 主分类号： G01S7/52 文献下载
摘要：一种基于双程声路径的海底基准校准方法，涉及海洋测量领域。本发明解决了现有海底基准校准过程中存在测量声速剖面误差的问题。本发明根据待测量的海水环境信息，建立以声学传播时间为观测量的射线声学传播模型，模拟信号在水中的弯曲路径，计算声传播时间和水平距离；根据所述声传播时间和水平距离，以水面发射和接收声信号时刻的全球导航卫星系统坐标为参考位置，建立基于双程声路径函数f的观测方程；利用最小二乘方法，对基于双程声路径函数f的观测方程求解，联合声速偏差估计海底基准位置参数。本发明适用于海底基准校准。
一种基于双程路径海底基准校准方法

[发明专利]一种水声信号噪声多级抑制与稳健定位系统及定位方法-CN202110448032.8有效
发明人：张居成;孙大军;韩云峰;郑翠娥;崔宏宇;张殿伦 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-04-25 - 公布日： 2022-09-09 - 主分类号： G01S5/22 文献下载
摘要：本发明的一种水声信号噪声多级抑制与稳健定位系统及定位方法涉及水声定位系统及定位方法，目的是为了克服现有水声定位系统中水声链路可靠性低，容易导致量测数据丢失，以及机动性差的问题，系统包括惯导系统、应答器和超短基线系统；惯导系统固定在水下移动平台上，用于根据水下移动平台的运动状态，输出惯性信息和实时速度信息至超短基线系统；应答器，用于与超短基线系统通信；超短基线系统包括信号处理单元和超短基线基阵，且信号处理单元通过超短基线基阵接收应答器发射的应答信号。
一种信号噪声多级抑制稳健定位系统方法

[发明专利]一种体目标高精度三维运动速度测量方法-CN202111198580.6有效
发明人： 郑翠娥;孙大军;张居成;韩云峰;李海鹏;李宗晏 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-10-14 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： G01P3/00 文献下载
摘要：一种体目标高精度三维运动速度测量方法，属于海洋测绘技术领域。解决了采用传统的质点速度求解方法获取体目标三维速度存在精确度差的问题。本发明建立体目标坐标系，获得目标体上每个换能器的坐标；通过距离交会方法和姿态传感器，分别获得体目标在地理坐标系下的运动轨迹和运动姿态；计算体目标上每个换能器在地理坐标系上的坐标；再根据换能器接收信号的频率，获得每个信标接收到体目标上的换能器编号和径向速度；立体目标三维速度解算模型，解算体目标中心点的三维运动速度。本发明适用于海洋环境测量。
一种目标高精度三维运动速度测量方法

[发明专利]海底位置基准站的设计方法-CN202210259272.8在审
发明人：孙大军;欧阳雨洁;韩云峰;张居成;郑翠娥;李海鹏;洪小平 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-03-16 - 公布日： 2022-06-21 - 主分类号： G01S15/86 文献下载
摘要：一种海底位置基准站的设计方法，属于海洋测量技术领域。本发明针对现有海底位置基准站中基准信标功能单一，无法满足高精度定位导航服务要求的问题。包括：采用直扩序列作为基准信标的导航信号波形；再根据目标传播距离下的声学传播特性，确定直扩序列的类型及序列长度；基准信标的工作模式设计；多传感器配置设计：在方舱上设置声呐传感器、惯导传感器、压力传感器、磁力传感器和重力传感器，并将各传感器与基准信标集成；安全保障设计：对方舱的各组件进行防腐处理以及防泥沙处理；接口设计：每个基准信标至少包括一个机械接口；每个基准站至少包括两个电气接口。本发明可满足大作用范围、大作业深度和高可靠性海底位置基准站的设计需求。
海底位置基准设计方法

[发明专利]一种基于惯性信息辅助的水声信道跟踪与预测方法-CN202110460648.7有效
发明人： 郑翠娥;赵韵;张居成;韩云峰;崔宏宇;张殿伦 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：一种基于惯性信息辅助的水声信道跟踪与预测方法，涉及信号处理技术领域，针对现有技术中受制于海洋环境和水下航行器的工况，声波在水中的传播会受到高噪声、复杂多途扩展以及多普勒频移等影响，导致无间断的可靠联通难以维持，影响水声定位性能的问题，本申请将惯性/超短基线组合，利用惯性信息反哺水声接收机，通过惯导的短时精度保持能力，对当前声信道进行预测，累积多途能量，有助于水声接收机抑制环境噪声、提高参数估计精度以及保持声链路的联通，提升超短基线定位的稳健性。
一种基于惯性信息辅助信道跟踪预测方法

[发明专利]一种体目标三维运动轨迹测量方法-CN202111181944.X有效
发明人：孙大军;郑翠娥;张居成;韩云峰;李宗晏;李海鹏 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-10-11 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： G01S5/20 文献下载
摘要：一种体目标三维运动轨迹测量方法，涉及海洋测绘技术领域。本发明是为了解决长基线的定位模型不完全匹配，模型存在误差，导致定位误差的问题。本发明建立体目标坐标系，在体目标处于航行时，使体目标与水下信标进行信号传输，采集t时刻水下信标接收到的信号，根据该信号的频率获得体目标上换能器的编号，以及t时刻体目标上换能器与水下信标之间信号的传播距离，判断体目标运动过程姿态参数是否已知，若已知则建立体目标轨迹解算模型求解体目标质心在地理坐标系下的坐标，否则建立体目标轨迹和姿态解算模型，然后测量体目标运动过程姿态参数，再求解体目标质心在地理坐标系下的坐标。
一种目标三维运动轨迹测量方法

[发明专利]一种用于随机信号子空间维度估计的方法-CN202111669812.1在审
发明人：孙大军;郑翠娥;张居成;韩云峰;师俊杰;李海鹏;洪小平;孙宏放 -专利权人：哈尔滨工程大学青岛船舶科技有限公司
申请日： 2021-12-30 - 公布日： 2022-04-12 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：一种用于随机信号子空间维度估计的方法，它属于阵列信号处理技术领域。本发明解决了现有方法在低信噪比和低阵列接收数据量条件下的稳健性较差的问题。本发明方法根据阵列接收数据计算协方差矩阵，对协方差矩阵进行特征值分解求解特征值，分别推导阵列接收数据和特征值的概率密度，再构造贝叶斯信息量准则表达式，计算所有可能的子空间维度值对应的信息量值后，将最大的信息量值对应的子空间维度值作为信号系空间维度。本发明方法可以应用于阵列信号处理技术领域。
一种用于随机号子空间维度估计方法

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