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[发明专利]一种用于水下多区域定位的多目标识别方法-CN202310421566.0在审
发明人：周锋;马璐;聂东虎;孙宗鑫;刘浩天 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2023-04-19 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： G01S15/10 文献下载
摘要：本发明属于潜标阵目标定位技术领域，具体涉及一种用于水下多区域定位的多目标识别方法。本发明采用多种调频信号和单频信号组合的形式来表征身份信息，可以利用时分频分技术达到多个目标和多个潜标的信号表征，摆脱了有限种类线性调频信号对可服务目标数量的束缚；在频点选择上，本发明考虑到目标移动会带来多普勒频偏，因此在带宽内间隔选取频点，提高了系统的抗多普勒性能；本发明考虑多用户和信号碰撞问题，对于多用户接收方面，将合作定位声信号的单频信号长度设计为T2(s)，只要多用户的合作定位声信号到达潜标的时间相差T2(s)，即可将不同用户区分开。
一种用于水下区域定位多目标识别方法

[发明专利]基于正交匹配追踪的多基地声呐系统直达波干扰抑制方法-CN201910037356.5有效
发明人： 聂东虎;乔钢;刘凇佐;周锋;孙宗鑫;梁佳;安思宇;庞桐桐;马永铮;胡元明 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-15 - 公布日： 2023-01-03 - 主分类号： G01S7/537 文献下载
摘要：本发明属于多基地声纳探测系统直达波抑制领域，具体涉及一种基于正交匹配追踪的多基地声呐系统直达波干扰抑制方法。针对干扰导向方向大致范围已知，但不能准确确定情况下的直到波干扰抑制问题，本发明提出了一种基于正交匹配追踪的直达波干扰抑制方法，通过在干扰范围内重构干扰信号，然后从原始信号中减除重构的干扰信号，实现直达波干扰抑制的目的。本发明的有优点在于：一方面避免传统零点抑制波束形成方法对零点方位敏感的缺陷，对干扰方向的波动表现出很好的宽容性，提高了阵列输出新干燥比及抗导向矢量角度失配的能力；另一方面，剪除干扰后所得的信号仍是多通道信号，有利于后续的目标检测、方位估计和定位等处理。
基于正交匹配追踪基地声呐系统直达干扰抑制方法

[发明专利]一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法-CN201910915132.X有效
发明人： 聂东虎;庞桐桐;乔钢;周锋;刘凇佐;孙宗鑫 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-09-26 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01S15/88 文献下载
摘要：本发明提供的是一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法。步骤一，初始化最大长度和宽度，建立坐标系；步骤二，计算阵元间距；步骤三，令阵列横向孔径等于最大宽度；步骤四,预估阵元数；步骤五：计算单条弧阵的半径和阵列两端之间圆心夹角；步骤六，计算阵列的轴向孔径，如果周向孔径大于最大长度，则阵元数减一，并转到步骤五；步骤七，计算阵元坐标。本发明基于水下机器人可供安装的最大宽度和最大长度，得到一种镜像对称弧阵，适合无人水下机器人搭载。
一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法

[发明专利]水声通信网络OFDM链路物理层与MAC层跨层通信方法-CN201611105988.3有效
发明人：乔钢;尹艳玲;刘凇佐;孙宗鑫;周锋;聂东虎;马璐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2016-12-06 - 公布日： 2021-05-07 - 主分类号： H04B13/02 文献下载
摘要：本发明提供的是一种水声通信网络OFDM链路物理层与MAC层跨层通信方法。本发明以合理分配信道资源、提高网络吞吐量为目的，通过物理层和MAC层跨层数据交互的方法，对网络性能进行优化。物理层根据水声信道环境自适应调整调制阶数、编码速率和频率分集阶数，实现不同速率的数据传输，以适应快速时变的水声信道，MAC层采用改进的CSMA/CA协议，提高数据包重传成功概率，减小数据传输时延，通过物理层和MAC层之间的跨层设计，解决水声信道快速时变和长传输时延等因素引起的丢包率高和传输效率低的问题，从而提高水声通信网络吞吐量和系统的频谱效率。
通信网络 ofdm 物理层 mac 层跨层方法

[发明专利]一种基于Mel子带谱熵鲸目动物哨声信号检测方法-CN201910455250.7有效
发明人：乔钢;马天龙;刘凇佐;马璐;聂东虎 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-05-29 - 公布日： 2021-04-06 - 主分类号： G10L17/26 文献下载
摘要：本发明提供的是一种基于Mel子带谱熵鲸目动物哨声信号检测方法。本发明从谱熵的角度出发，结合Mel滤波器，通过计算Mel子带谱熵来实现海豚哨声信号的检测，并通过时长门限进一步降低虚警概率，提高检测的精度。本发明的方法简单易行，可实现哨声信号自动检测与提取，减少了人为提取的工作量。海豚哨声信号对于仿生伪装水声通信、海豚种群分类识别等研究具有重要的价值，因此，本发明的方法可助力于仿生伪装水声通信、海洋生物学等相关研究。
一种基于 mel 子带谱熵鲸目动物哨声信号检测方法

[发明专利]一种仿海洋打桩声源的隐蔽水声通信方法-CN201710050293.8有效
发明人：刘凇佐;乔钢;王梦佳;马天龙;马璐;聂东虎;孙慧嵩 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2017-01-23 - 公布日： 2020-04-03 - 主分类号： G10L19/10 文献下载
摘要：本发明提供的是一种仿海洋打桩声源的隐蔽水声通信方法。针对海洋打桩声信号特点，设计了基于其近似等间隔脉冲声特性的信息调制方法；设计具有特定跳时规律的打桩声序列作为同步信号。保证了该伪装隐蔽水声通信方法中通信信号均为打桩声信号。解调时针对打桩声信号采用基追踪算法估计信道，利用被动相位共轭技术实现打桩声信号能量聚集，最后利用相关器实现信息解调。本发明从伪装隐蔽角度出发，将信源信息隐藏在打桩声信号的时间间隔内，使通信信号被当作海洋环境噪声排除，进而有效地实现远程隐蔽水声通信。
一种海洋打桩声源隐蔽通信方法

[发明专利]一种水声正交频分复用异步多用户接入方法-CN201510726759.2有效
发明人：乔钢;马璐;刘凇佐;李雪;宋庆军;周锋;孙宗鑫;聂东虎;尹艳玲 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2015-10-30 - 公布日： 2019-06-14 - 主分类号： H04L27/26 文献下载
摘要：本发明属于水声通信领域，具体涉及一种水声正交频分复用异步多用户接入方法。本发明包括：重叠截断；干扰消除；频域过采样；多用户信道估计与解码；干扰重构。本发明基于滑动迭代结构，利用重叠截断方法建立异步干扰模型，在相邻两个符号间进行迭代干扰消除和干扰重建，然后将干扰消除后的接收信号等效为准同步的多输入多输出(MIMO)系统实现多用户数据解码；可以较好的兼顾处理延迟和解码性能，具有实际应用价值。
干扰消除正交频分复用解码多用户截断水声多用户信道估计多用户数据处理延迟迭代结构干扰重构水声通信系统实现异步干扰多输出过采样同步的滑动迭代频域重建应用

[发明专利]一种水声OFDMA上行通信稀疏信道估计与导频优化方法-CN201510175542.7有效
发明人：乔钢;马璐;刘凇佐;李雪;尹艳玲;周锋;孙宗鑫;聂东虎 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2015-04-14 - 公布日： 2019-05-21 - 主分类号： H04L25/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种水声OFDMA上行通信稀疏信道估计与导频优化方法。在发送端建立基于梳状导频的多用户CS稀疏信道估计模型，得到测量矩阵互相关表达式；根据测量矩阵互相关表达式，在发送端进行导频图案和导频功率联合优化，减少CS信道估计模型下的测量矩阵互相关；在接收端利用多用户CS稀疏信道估计模型，并结合导频图案和导频功率联合优化的导频信息，采用CS框架下的匹配追踪算法实现多用户稀疏信道估计。本发明具有能够减小估计误差的优点。
一种 ofdma 上行通信稀疏信道估计优化方法

[发明专利]一种基于自适应滤波的恒虚警信号检测方法-CN201910037357.X在审
发明人： 聂东虎;马永铮;乔钢;刘凇佐;周锋;孙宗鑫;梁佳;安思宇;庞桐桐;胡元明 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-15 - 公布日： 2019-05-14 - 主分类号： G01S7/41 文献下载
摘要：本发明提供一种基于自适应滤波的恒虚警信号检测方法，确认目标单频信号的详细参数并构造两路相互正交的参考信号；通过参考信号进行自适应滤波过程；由自适应过程得到的参数进行包络估计，设定距离单元的长度，使每一个距离单元D通过平方检波器；根据距离单元计算检测阈值；判断信号有无，S小于D，信号存在，反之信号不存在；用鉴宽器剔除宽度不符合标准的信号，在剩下结果中挑选符合要求的信号；对信号进行能量检测，剔除能量微小的结果。本发明在信噪比较低的情况下能在低虚警概率的完成信号的检测，所需要的先验信息更少，不需要提前对频率方差的分布概率有所了解，结合了鉴宽器可以有效地抑制脉冲干扰的出现，从而减小虚警概率。
自适应滤波信号检测恒虚警鉴宽器剔除包络估计单频信号分布概率计算检测脉冲干扰能量检测判断信号完成信号先验信息虚警概率低虚警检波器有效地正交的自适应方差减小两路概率检测

[发明专利]一种双基地声呐系统直达波抑制方法-CN201810510987.X在审
发明人： 聂东虎;梁佳;乔钢;周锋;刘凇佐;孙宗鑫;马璐;安思宇;庞桐桐;马永铮 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-05-25 - 公布日： 2018-12-14 - 主分类号： G01S15/06 文献下载
摘要：本发明提供的是一种双基地声呐系统直达波抑制方法。采用加权稀疏约束Capon波束形成器的优化模型得到最优权；通过零点约束波束形成技术在阵列方向图的固定方向上产生零点，消除该方向上的干扰，对相干干扰进行抑制，从而抑制了直达波。由于双基地声呐系统采用收发分置的配置系统，接收端除了接收到目标回波外，还会收到幅度远远大于目标回波的直达波。本发明可以在相干干扰附近产生更深的零陷，既有更好的宽容性，并且可以形成较低的旁瓣，提高了阵列输出SINR及抗导向矢量角度失配的能力。
直达波相干回波波束形成技术波束形成器阵列方向图导向矢量配置系统优化模型阵列输出接收端分置旁瓣失配稀疏优权加权收发

[发明专利]一种实数域多通道信号目标方位估计方法-CN201810510960.0在审
发明人： 聂东虎;庞桐桐;乔钢;周锋;刘凇佐;孙宗鑫;马璐;安思宇;梁佳;马永铮 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-05-25 - 公布日： 2018-12-07 - 主分类号： G01S3/14 文献下载
摘要：本发明提供一种实数域多通道信号目标方位估计方法，包括：获得多通道信号的频谱用X(ω)，将负频率对应的X_i(ω),i＝1,2,…,M的幅度置零，结果用Y(ω)表示，计算多通道信号互谱R_Y(ω)＝E[Y(ω)Y^H(ω)]；通过在互谱上进行常规波束形成，计算方位谱P(θ)，P(θ)＝a^H(θ)R_Y(ω)a(θ)；搜索方位谱的最大值，对应θ值即为估计的目标方位。本发明直接在频域进行波束形成计算，通过避免使用Hilbert变换来降低计算成本，解决传统方案在实际应用中的局限性。
多通道信号目标方位实数域波束形成常规波束频谱频域置零搜索应用

[发明专利]一种基于分布式水声网络被动定位系统中的声同步方法-CN201810371836.0在审
发明人：乔钢;周锋;孙宗鑫;刘凇佐;聂东虎;赵晨 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-04-24 - 公布日： 2018-11-30 - 主分类号： H04J3/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于声学通信方式的分布式网络节点间的同步方法，属于水声通信领域。本发明通过网络固定节点间的声通信过程来获取固定节点间的声传播时延，以网络中主节点的时钟为基准，主节点的同步信号为对准信号，同步信号中携带有当前信号发射时刻距定位信号发射时刻的时间差信息，子节点收到同步信号后，解调出其中的时间信息，该时间减去主节点与子节点间的传播时延，即可得到子节点发射定位信号的时刻，从而达到整个网络中定位信号同步发射的目的。具有定位过程中整个系统的实时高精度同步，功耗小，成本低的特点。
同步信号主节点子节点定位信号固定节点分布式水声网络分布式网络节点被动定位系统发射定位信号高精度同步时间差信息传播时延定位过程对准信号发射时刻声学通信时间信息水声通信同步发射信号发射整个网络声传播声通信减去调出功耗时延网络携带

[发明专利]一种稳健的水下通信节点唤醒信号检测方法-CN201610015485.0有效
发明人： 聂东虎;乔钢;刘凇佐;孙宗鑫;周锋;刘秉昊;青昕;马帅;张义 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2016-01-12 - 公布日： 2018-10-26 - 主分类号： H04W52/02 文献下载
摘要：本发明供公开了一种稳健的水下通信节点唤醒信号检测方法。包括以下步骤，步骤一，发射双频或多频的唤醒信号；步骤二，按照设定的起始频率、变换点数和频率分辨率对唤醒信号执行单位圆上的CZT变换；步骤三：搜索CZT变换的细化谱的极值，估计的各频率分量之间的相对频率间隔和相对幅度关系如果保持不变，则判断为是唤醒信号，否则不是；步骤四：当信号判定为唤醒信号后，给整个通信节点上电，使节点转入工作状态，当节点工作完毕后，切断电源，节点转入休眠状态。本发明由于具有高的频率分辨率，可以采用多组频率组合，对水下传感器网路的多个节点进行唤醒，而不必担心相互干扰，大大降低检测虚警，延长水下无线传感器网络的使用寿命。
一种稳健水下通信节点唤醒信号检测方法

[发明专利]一种基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法-CN201510305830.X有效
发明人：刘凇佐;乔钢;刘冰洁;马天龙;聂东虎;马璐;尹艳玲;周锋;孙宗鑫 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2015-06-08 - 公布日： 2018-10-26 - 主分类号： G10L17/26 文献下载
摘要：本发明属于仿生水声通信领域，具体涉及的是一种基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法。本发明将传输二进制信息转化为十进制信息；提取真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线；将所述帧信号经过功率放大后通过换能器送入水声信道；使用水听器接收信号；对接收信号进行同步。由于技术方案对选取的真实海豚哨声信号样本的特征和数量没有特殊要求，因此，海豚哨声信号样本可根据水声通信应用的海域和具体的通信需求灵活选取；信息调制是采用将真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线伸缩的方式，合成的编码信号符合海豚哨声信号特点，具有很强的隐蔽性。
一种基于频谱伸缩海豚哨声通信方法

[发明专利]一种分段正弦拟合分解方法-CN201711400470.7在审
发明人： 聂东虎;乔钢 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2017-12-21 - 公布日： 2018-06-15 - 主分类号： G01R23/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种分段正弦拟合分解方法，步骤一：初始化循环变量k、最大迭代次数Q和收敛阈值ε，令k＝1,rk(t)＝x(t)；步骤二：寻找迭代信号rk(t)所有过零点；步骤三：寻找相邻过零点之间局部最大值点和局部最小值点；步骤四：拟合中值曲线m(t)，从迭代信号rk(t)中减去中值曲线m(t)，得到临时信号r0(t)；步骤五：对临时信号r0(t)进行分段正弦拟合，获得拟合函数sk(t)；步骤六：令rk+1(t)＝rk(t)‑sk(t)；步骤七：令k＝k+1；步骤八：如果k>Q或条件成立，则算法迭代过程结束，否则重复执行步骤二至步骤八，本发明不需要筛选过程来实现极值点个数和过零点数的约束条件，只需减除一次中值曲线，通过分段的正弦曲线进行拟合，有效降低计算量，瞬时频率曲线可直接从分解结果得到，简化了计算步骤。 1
拟合分段过零点正弦迭代信号分解瞬时频率曲线算法迭代过程计算步骤拟合函数条件成立循环变量约束条件正弦曲线重复执行最大值点最小值点初始化极值点计算量减去迭代收敛筛选

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