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[发明专利]一种圆环阵模态域宽带信号空域滤波频谱修正方法-CN202310769801.3在审
发明人： 朱中锐;陈廉洁;杨德森;陈红月;沈士波 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2023-06-27 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： H04B7/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种圆环阵模态域宽带信号空域滤波频谱修正方法，对接收时域数据进行离散傅里叶变换，获得阵元域频域数据，取出宽带信号频段频域数据并进行圆傅里叶变换，得到圆阵模态域子带数据；在宽带信号频段内计算频点与贝塞尔函数零点距离，使用零点修正法替代频点；按照修正结果选取模态域子带频点，按照数据独立的最小方差不失真准则得到模态域波束形成子带加权向量，计算得到波束形成器；根据各个子带加权向量对模态域子带数据进行加权求和，获得波束输出频域数据；除宽带信号频域数据外，其他频点处补零，对波束输出频域数据进行逆傅里叶变换，得到波束合成输出数据序列。本发明在提升信号信噪比的同时有效保证宽带信号的原始频谱成分。
一种圆环阵模态域宽带信号空域滤波频谱修正方法

[发明专利]一种矢量舷侧阵稳健波束形成方法-CN202110424361.9有效
发明人：时胜国;张旭;杨德森;文聪;刘鑫宇;张昊阳;朱中锐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-04-20 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G01S7/537 文献下载
摘要：本发明提供一种矢量舷侧阵稳健波束形成方法，针对声呐自噪声影响舷侧阵系统探测性能的问题，基于矢量声呐阵列信号处理模式，设计空域矩阵滤波器抑制机械噪声和螺旋桨噪声等近场强干扰，利用对角减载运算滤除流噪声、海洋环境噪声和其他探测扇面内残余的非相关噪声，最后使用稳健波束形成算法对远场目标进行方位估计。本发明能够最大程度的有效滤除自噪声成分，增强输出信噪比和稳健性，进而提升系统的抗噪能力、空间分辨力和方位估计性能。
一种矢量舷侧阵稳健波束形成方法

[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]一种中心对称声矢量圆阵快速空间谱压缩超分辨方位估计方法-CN201910909453.9有效
发明人：时洁;李赫颖;杨德森;时胜国;张宇涵;李志超;朱中锐;柳艾飞 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-09-25 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G01S3/802 文献下载
摘要：本发明提供一种中心对称声矢量圆阵快速空间谱压缩超分辨方位估计方法，首先将声矢量圆阵上、下半个圆环的传感器分别按特定顺序排列，采集声信号，构造出满足的导向矢量；然后根据声矢量传感器的平均声强抗噪原理，采用声压振速联合处理的方法构建出协方差矩阵，降低了矢量阵导向矢量矩阵维度同时改善了抗噪能力；随后根据真实源和与真实源相差180度的虚拟源的空间谱构造出一个新的空间谱函数进行半谱搜索，实现了对声矢量圆阵空间谱的压缩；最后通过本发明构造的判别式快速地判别出真实的声源方位。本发明首次实现了对矢量圆阵的空间谱进行压缩，在保证高分辨率的同时极大的提高了运算效率，实现了声矢量圆阵的快速高效的超分辨率方位估计。
一种中心对称矢量快速空间压缩分辨方位估计方法

[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]一种声矢量阵联合处理方位估计方法-CN202211073071.5在审
发明人：时胜国;张旭;杨德森;朱晓春;朱中锐;徐付佳 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-09-02 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01S3/802 文献下载
摘要：本发明公开了一种声矢量阵联合处理方位估计方法，建立声矢量阵输出信号模型，根据所述模型构建声压振速联合处理的协方差矩阵RV，将协方差矩阵RV分解为观测系数矩阵与剩余协方差矩阵Ruv，将观测方位从声压振速互协方差矩阵中剥离，然后通过对剩余协方差矩阵的奇异值分解重构厄米特协方差矩阵，最后使用所述重构协方差矩阵实施空间谱估计，得到估计方位。本发明避免了观测方位固定导致某些方位信号被滤除或削弱的问题，也无需对观测方位进行扫描，解决了算法复杂度过高的问题，通过对声压振速互协方差矩阵奇异值分解与重构，增强了声矢量阵处理的抗噪能力，进而提升了低信噪比条件下多目标分辨力和方位估计性能。
一种矢量联合处理方位估计方法

[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]一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术-CN201810165467.X有效
发明人：柳艾飞;杨德森;时胜国;朱中锐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-02-28 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： G01S3/802 文献下载
摘要：本发明公开了一种单矢量传感器增秩MUSIC测向技术，属于传感器信号处理技术领域。MUSIC测向技术估计误差小，精度高，它要求声矢量传感器接收的海洋环境噪声的协方差矩阵为单位阵。在海洋环境噪声场中，声矢量传感器的声压通道和振速通道接收到的海洋环境噪声功率并不相等，导致MUSIC测向技术在水下目标探测中无法得到应有的高精度估计。本发明发现声矢量传感器的声压通道和振速通道接收到的环境噪声功率不一致性引起一个虚源。为保证目标导向矢量和噪声子空间的正交性，本发明把此虚源的导向矢量归于信号子空间而非噪声子空间。在较低信噪比下，本发明仍旧具有尖锐的空间谱峰和较小的估计误差。本发明可用于解决海洋环境噪声中对弱目标的被动测向问题。
一种矢量传感器 music 测向技术

[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]一种声矢量传感器幅度加权MUSIC测向方法-CN201810164749.8有效
发明人：柳艾飞;杨德森;时胜国;朱中锐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-02-28 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： G01S3/80 文献下载
摘要：本发明公开了一种声矢量传感器幅度加权MUSIC测向方法，属于传感器信号处理技术领域，具体为利用单个声矢量传感器对处于海洋环境噪声场中的目标测向。本方法通过声矢量传感器实现，所述的声矢量传感器由声压传感器和三个振速传感器空间共点组成，同时测量声压及x、y、z方向的三个振速分量。本发明联合估计目标角度和声压通道与振速通道的环境噪声功率，补偿掉了声压和振速通道环境噪声功率的不一致性，保证了在低信噪比条件下，此测向方法仍具有较高的估计精度和分辨力。同时解决了已有MUSIC测向技术在海洋环境噪声场中应用时旁瓣高、主瓣胖、无法分辨两个目标的难题，可有效用于解决海洋环境噪声场中对弱目标以及双目标的被动测向问题。
一种矢量传感器幅度加权 music 测向方法

[发明专利]一种基于电涡流厚度测量的低频矢量水听器-CN202010020149.1有效
发明人：洪连进;李玥;方尔正;朱中锐;桂晨阳 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-01-09 - 公布日： 2021-10-19 - 主分类号： G01H3/12 文献下载
摘要：本发明属于矢量水听器技术领域，具体涉及一种基于电涡流厚度测量的低频矢量水听器。本发明的测量的量为位移量，在低频下灵敏度较高，同时传感器直接测量量为厚度，厚度量与位移量的转换器为楔形金属膜，可看作一个放大器，进一步增大矢量水听器的低频灵敏度。本发明的敏感元件为电涡流传感器，分别测量位置相对、方向相反的两个金属膜，进行差分输出，增大了矢量水听器的灵敏度，减小了矢量水听器的噪声影响。本发明通过水平安装的传感器测量垂直方向的位移量，拓展了位移式矢量水听器的安装结构，通过优化可进一步的制成三维位移矢量水听器。
一种基于涡流厚度测量低频矢量水听器

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