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[发明专利]一种双圆阵的方位-等效时延差被动定位方法-CN202010198116.6有效
发明人：时胜国;张旭;杨德森;朱中锐;方尔正;莫世奇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-03-19 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： G01S5/02 文献下载
摘要：本发明提供一种双圆阵的方位‑等效时延差被动定位方法，首先建立双阵空间定位模型，获取两圆阵各阵元输出数据xl(t),l＝1,2；利用空间谱估计算法，分别计算目标相对两阵列参考点的方位角θ1,θ2；利用时延估计算法，计算圆阵1第i个阵元与圆阵2第j个阵元接收数据的时延差τij，利用τij计算等效时延差τe；将方位角θ1,θ2和等效时延差τe代入方位‑等效时延差定位公式中，获取目标到各阵列参考点的距离R1R2，以及目标坐标位置坐标(xs,ys)。本发明避免在均匀圆阵中心增加参考阵元，简化阵列结构、节省系统成本，同时利用阵列冗余信息，提高时延估计精度，进而提高了目标定位精度。
一种双圆阵方位等效时延差被动定位方法

[发明专利]一种基于矢量阵的宽带运动目标多参数联合估计方法-CN202211448450.8在审
发明人：时洁;张力元;桂晨阳;张昊阳;程月祝;杨济远;路正华;方尔正;洪连进;朱中锐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-11-18 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： G01S11/14 文献下载
摘要：本发明属于水下声矢量信号处理技术领域，具体涉及一种基于矢量阵的宽带运动目标多参数联合估计方法。本发明对矢量垂直阵接收的含噪声目标宽带声压、振速信号进行子带划分以构建包含目标参数信息的声场干涉结构；通过矢量波束形成将干涉结构反映到时空域上，对干涉结构和垂直到达角进行提取；联合干涉结构和垂直到达角，根据干涉结构的零点周期性特点实现对目标深度的估计；对矢量水听器接收到的声压振速信号做互相关，构建声压振速互相关速度干涉条纹，根据条纹包含物理量的特点对速度参数进行解算。本发明利用矢量垂直阵实现对目标激发声场干涉结构和目标垂直到达角的获取，适用于水下目标的远程预警和目标探测等领域。
一种基于矢量宽带运动目标参数联合估计方法

[发明专利]一种基于单矢量水听器的运动目标深度估计方法-CN202211193226.9在审
发明人：时洁;张力元;程月祝;路正华;杨济远;胡博;张昊阳;桂晨阳;朱中锐;方尔正;洪连进 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-09-28 - 公布日： 2023-01-03 - 主分类号： G01S15/06 文献下载
摘要：本发明提供一种基于单矢量水听器的运动目标深度估计方法，利用矢量水听器接收声压、振速信号；构建声压‑振速互谱；对声压、振速接收信号进行时域等间隔离散化处理，构建离散信号矩阵；获得初步去噪声压、振速信号；通过EWT对信号进行分解，根据LOFAR谱分析估计信号频率确定该包含该频率的模态函数分量对信号进行重构；构建声压‑振速声场空间干涉谱；计算水平复声强和垂直复声强估计目标直达波垂直到达角；对声压‑振速声场空间干涉谱沿目标直达波垂直到达角曲线进行离散傅里叶变换，去除垂直对称轴处的极大值后的次极大值对应深度为目标深度估计值。本发明实现在噪声影响下利用接收信号实现对运动目标深度的估计，具有较好的实际工程应用能力。
一种基于矢量水听器运动目标深度估计方法

[发明专利]一种可调控水下声波反射角的声学超表面-CN202010475315.7有效
发明人：胡博;陈聪;李明杰;杜逸眉;时胜国;方尔正;莫世奇;张揽月;时洁;李松 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-05-29 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G10K11/28 文献下载
摘要：本发明提供的是一种可调控水下声波反射角的声学超表面，它包括：均匀介质(1)、均匀介质(2)、均匀介质(3)、均匀介质(4)、隔板(5)以及底板(6)，均匀介质(1)、均匀介质(2)、均匀介质(3)、均匀介质(4)呈周期性排列，每两种介质之间用隔板(5)隔开，均匀介质(1)、均匀介质(2)、均匀介质(3)、均匀介质(4)以及隔板(5)的底部附有底板(6)。本发明所提供的声学超表面能够对水下反射声波的反射角进行调控。
一种调控水下声波反射角声学表面

[发明专利]一种阻抗及厚度梯度变化的低频宽带准周期性隔声结构-CN202010475330.1有效
发明人：胡博;李明杰;陈聪;杜逸眉;时胜国;方尔正;莫世奇;张揽月;时洁;李松 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-05-29 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G10K11/16 文献下载
摘要：本发明提供一种阻抗及厚度梯度变化的低频宽带准周期性隔声结构，由一系列阻抗及厚度梯度变化的均匀介质按周期性排列组成的准周期性结构。本发明较传统周期性结构，能够在相同尺寸的准周期性结构下获得更低与更宽的带隙，且制作工艺简单，可设计性强，介质的选择范围较广，适用于减振降噪方面的应用。
一种阻抗厚度梯度变化低频宽带周期性结构

[发明专利]一种声矢量圆阵相干目标方位估计方法-CN201910194811.2有效
发明人：时胜国;李赢;杨德森;朱中锐;柳艾飞;时洁;方尔正;莫世奇;张揽月;胡博 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-03-14 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01S3/802 文献下载
摘要：本发明提供的是一种声矢量圆阵相干目标方位估计方法。构建声压P(t)与振速Vx(t)、Vy(t)的互协方差矩阵Rx和Ry，将两个互协方差矩阵堆叠获得新的矩阵Rxy＝[Rx，Ry]T；将矩阵Rxy进行奇异值分解，得到最大奇异值对应的左奇异向量u1；将空间方位角平面进行离散化得到空间角度集合Θ，构建过完备基B(Θ)，建立稀疏求解框架min||∑||1+ε||u1‑B(Θ)∑||2，通过求解的∑得到空间谱，通过谱峰位置估计目标方位。仿真分析及试验结果表明，该方法可有效解决入射信号相关性大或相干、目标在空间方位上角度间隔较小，环境噪声大等情况下的方位估计问题。而且，该方法无需估计噪声功率或者信号数目，为声矢量圆阵相干目标的远程被动测向问题提供了有效方法，具有良好的应用前景。
一种矢量相干目标方位估计方法

[发明专利]一种平面障板条件下单矢量水听器测向方法-CN201910514984.8有效
发明人：朱中锐;方勃懿;杨德森;秦松磊;方尔正;洪连进;胡博 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-06-14 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01S1/76 文献下载
摘要：本发明属于水声定位领域，具体涉及一种平面障板条件下单矢量水听器测向方法，包括以下步骤：根据障板结构和障板参数建立数学模型，求出声波入射障板的传递矩阵C；根据传递矩阵C，确定声波入射平面障板的反射系数r；根据反射系数r得到反射声波pr，将入射声波pi和反射声波pr叠加得到矢量水听器声压各通道接收信号模型，由声压表达式确定振速表达式；将障板条件下单矢量水听器各通道接收的信号模型代入到目标方位估计公式，产生错误的因子是确定的，剔除该错误，确定修正因子μ；本发明计算复杂度低，且能克服非自由场条件下由于声场发生变化导致的常规目标方位估计公式失效问题。单只矢量水听器相比于基阵体积小，节省成本，在工程上有着很好的应用前景。
一种平面板条件下单矢量水听器测向方法

[发明专利]一种基于AR算法的瞬态信号高分辨检测方法-CN201910124472.0有效
发明人： 方尔正;杨德森;刘新;朱中锐;洪连进;李松;胡博;桂晨阳;王欢 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-02-19 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： G06F17/14 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于AR算法的瞬态信号高分辨检测方法，属于非稳态信号高分辨检测技术领域，目的在于区分多个发生时间接近的瞬态噪声信号。本发明利用AR算法的外推特性，实现瞬态噪声信号的高分辨检测，对待检测序列进行取包络、降采样、分段处理，得到新的序列组，利用AR参数计算及时域后项预测得到后项预测值，同时通过将预测值与真实值比较得到后项预测误差功率，取后项预测误差功率平方作为检测统计量，将理论后项预测误差功率的k倍作为检测门限。当检测统计量大于检测门限时认为有瞬态噪声发生。
一种基于 ar 算法瞬态信号分辨检测方法

[发明专利]一种基于声矢量阵列网络的直接定位方法-CN202010197246.8有效
发明人：时胜国;张旭;杨德森;方尔正;莫世奇 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-03-19 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01S5/18 文献下载
摘要：本发明提供一种基于声矢量阵列网络的直接定位方法，属于目标被动定位领域。本发明首先对各阵列节点接收的声压和振速数据进行分段频域变换；而后在待测区域内逐点扫描，计算扫描点处引导方位和时延；对声压和振速数据加权求和，得到所有阵列的加权数据矩阵；利用频域定位模型，计算等效阵列流形；然后利用空间谱估计算法，计算各频率上的空间谱，累积得到所有频率的总空间谱；以合适的扫描步长，计算待测区域各点的空间谱，搜索空间谱谱值的峰值，即可得到待测目标位置。本发明把声矢量阵引入到多阵列目标直接定位方法中，利用声压振速联合处理技术，获得较标量阵更高的定位精度和空间分辨率，对低信噪比条件下的目标定位有着更好的适应能力。
一种基于矢量阵列网络直接定位方法

[发明专利]一种双向长短时记忆神经网络水面目标识别方法-CN201910194814.6有效
发明人：李思纯;杨书钰;杨德森;梁静涵;时胜国;方尔正;洪连进;莫世奇;张揽月;胡博;时洁;朱中锐;柳艾飞;李松;张昊阳;田迎泽 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-03-14 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： G01S7/539 文献下载
摘要：本发明提供的是一种双向长短时记忆神经网络水面目标识别方法。1：将矢量声纳接收到的矢量信号进行预处理；2：将预处理后的训练样本集输入双向长短时记忆神经网络中，进行网络预训练；3：将预训练的输出结果与输入样本的实际输出进行比较，通过自适应的方法对网络参数进行微调；4：将经过同样预处理后的测试样本集输入参数自适应调整后的双向长短时记忆网络中，对网络进行评估；5：将经过同样预处理后的待分类样本集输入参数最优化的双向长短时记忆网络中，得到分类结果。本发明克服了由于人工提取特征导致信息丢失的问题，避免了人工提取特征步骤的繁琐复杂，也减少了人工提取特征所需的时间。通过多隐层的神经网络可以提高样本正确识别率。
一种双向短时记忆神经网络水面目标识别方法

[发明专利]恒定束宽双锥阵及恒定束宽双锥阵波束形成方法-CN201911281551.9有效
发明人： 方尔正;桂晨阳 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-12-13 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： G01S5/20 文献下载
摘要：本发明提供的是一种恒定束宽双锥阵及恒定束宽双锥阵波束形成方法。包括矢量水听器、矢量水听器固定架，所述的矢量水听器固定架包括两组半径递减的圆形架和两个将半径递减的圆形架连接成锥形的锥形架，每个圆形架上悬挂相同数量的矢量水听器构成圆阵，一组半径递减的圆阵通过一锥形架连接构成锥阵，两个锥阵的顶端连接构成双锥阵。本发明可适用于空气中噪声测量和目标探测，同时兼顾浅海环境下噪声测量、以及深海环境下目标探测，有效的提高了水下探测系统宽带探测估计能力，有效的保证了矢量阵在水下工作时的稳健性，有效的改进了阵列在测量过程中的恒定束宽。
恒定束宽双锥阵波束形成方法

[发明专利]一种水研磨切割系统-CN202010834167.3有效
发明人：王燕;方尔正;孙纯;桂晨阳;王欢 -专利权人：青岛海纳水下信息技术有限公司
申请日： 2020-08-18 - 公布日： 2022-03-29 - 主分类号： B24C1/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种水研磨切割系统，其包括：切割头；防水监测装置，用以检测切割头切割过程产生的噪声信号；以及控制系统，用以接收防水监测装置检测的噪声信号，并根据接收到的噪声信号判断切割头的切割位置，以在切割头切割至预设位置时控制切割头停止继续沿该切割点的切割方向继续切割。上述水研磨切割系统，控制系统可以通过根据接收到的噪声信号判断切割头切割至预设位置时，控制切割头停止继续沿该切割点的切割方向继续切割，提高切割效率，避免切割资源的浪费，避免因切割过渡而导致多层管道的无需切割的位置损伤甚至无法继续使用，提高管道的使用寿命，避免管道资源的浪费或造成海洋污染。
一种研磨切割系统

[发明专利]一种水下运动目标产生的超低频圆周波原理与计算方法-CN202111450474.2在审
发明人： 方尔正;王欢;杨德森;桂晨阳;洪连进;朱中锐;陈广智;刘亚东 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-11-30 - 公布日： 2022-03-15 - 主分类号： G06F30/28 文献下载
摘要：本发明提供一种水下运动目标产生的超低频圆周波原理与计算方法,包括以下步骤：步骤1：分析超低频圆周波的特征；步骤2：超低频圆周波的产生原因；步骤3：超低频圆周波计算方法‑多级势法。本发明提供一种新的水下目标探测的思想即通过圆周波探测目标，研究水下运动目标产生的超低频圆周波原理与计算方法，为水下目标探测提供理论依据。
一种水下运动目标产生低频圆周原理计算方法

[发明专利]一种基于声-光的跨介质隐蔽通信系统和方法-CN201910173137.X有效
发明人：王燕;方尔正;桂晨阳 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-03-07 - 公布日： 2022-02-22 - 主分类号： H04B11/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于声‑光的跨介质隐蔽通信系统和方法，所述通信方法包括:控制器对通信信号进行编码；换能器阵列将携带所述通信信号的声波传至水气面，以激励水气面发生波纹变化；光学发射器发射一束光波至光学透镜，且所述光学透镜将所述光波扩展照射至水气面激励区域；光学声透镜阵列接收经水气面激励区域发射回来的发射光波；处理机分析发射光波的统计特性以获得通信信息。该通信方法针对声波和光波两者不同介质的特性分成两部分，在水中采用声波通信激励水气面，在空气中通过光波对水面通信信息进行采集，水面无需浮标或无线发射等节点通信设备，节约了成本，提高了通信的隐蔽性、安全性和随机性。
一种基于介质隐蔽通信系统方法

[发明专利]基于矢量水听器技术的水下无人集群导航定位方法-CN202110868120.3在审
发明人：王燕;洪连进;方尔正 -专利权人：青岛海纳水下信息技术有限公司
申请日： 2021-07-30 - 公布日： 2021-11-19 - 主分类号： G01S5/22 文献下载
摘要：本发明提供一些基于矢量水听器技术的水下无人集群导航定位方法，包括，集群系统中的主节点的发射声源和精确导航系统作为导航信息来源；主节点、被动节点完成时间同步设定；在集群航行过程中主节点按照2秒1次的重复周期发射含有信息的声脉冲信号；集群航行器中的被动节点接收到主节点发射的声信号后进行分析处理，通过声脉冲信号解算出自身与主节点的相对方位和距离；通过声脉冲信号获取当前要保持的编队形式；将获得方位和距离信息合并后取得绝对大地坐标；被动节点计算偏航后，按照编队形式调整自身相对主节点的位置，实现编队保持。本发明中提供了完善的水下声学导航手段和编队能力，功能完善、定位精度高、使用方便等优点。
基于矢量水听器技术水下无人集群导航定位方法

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