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公开(公告)号：CN116953616A
公开(公告)日：2023-10-27
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：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：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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN118569136A
公开(公告)日：2024-08-30
申请号：CN202410728397.X
申请日：2024-06-06
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F30/28 , G06F113/08 , G06F119/14
Abstract: 一种液体中气泡非线性散射声场的数值仿真方法，涉及气泡非线性散射声场模拟领域。解决现有采用流体动力学与固体力学结合的方式实现了气泡非线性散射声场的模拟，但该方法仅适用于有限封闭区域，存在适用性不足的问题。所述方法包括：S1：构建气泡区域；S2：构建围绕气泡的流体区域；S3：构建环绕流体区域的声学传播域，并通过声学波动方程控制声波传播，完成仿真。本发明应用于水下探测、定位与通信、超声医学等领域。
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公开(公告)号：CN116975528B
公开(公告)日：2024-03-15
申请号：CN202310875186.4
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F18/10 , G06F18/213 , G06F17/14 , G06F17/16
Abstract: 本发明涉及一种基于德劳内三角剖分的极地声信号特征提取方法和装置，属于极地声信号处理领域。仅使用时频分析方法提取信号特征，无法消除噪声干扰，频域滤波容易导致部分有效信号丢失。本发明对极地声信号的数据进行预处理，得到二维时频图及其能量幅值绝对值；通过巴格曼变换对能量绝对幅值做处理，得到极地信号二维时频图的零点；根据所获零点进行德劳内三角剖分；根据三角形几何构型特性差异设定阈值，通过筛除大于阈值的三角形去除噪声；基于连通性完成对筛选后三角形的基础群组划分；基于划分的群组对极地声信号进行特征提取。不受噪声类型的影响，可以从强干扰背景中提取出有效信号，抗干扰能力强，准确性提高。
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公开(公告)号：CN117310604A
公开(公告)日：2023-12-29
申请号：CN202310875191.5
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/18
Abstract: 本发明涉及极地声学领域，具体涉及一种基于多普勒效应的冰层移动声源轨迹估计方法及装置。现有的移动声源轨迹估计方法无论是实用性还是适用性均难以满足在面对极地环境时的移动声源的轨迹估计。本发明通过在冰层布置三分量检波器，接收移动声源激发的声波信号，联合接收信号的时频分析结果和多普勒频移公式，首先有效估计出声波信号的中心频率以及移动声源的运动速度，其次通过接收信号中心频率的变化给出单个检波器检测到的移动声源运动轨迹。无需严格的传感器接收阵列几何形状布置和传感器阵列同步联合处理数据需求，所需设备精简，操作流程简便，具有极高的极地环境作业实用性，可有效估计移动目标在检测区域内的运动轨迹。
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公开(公告)号：CN117216931A
公开(公告)日：2023-12-12
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：CN116973843B
公开(公告)日：2025-03-04
申请号：CN202310875189.8
申请日：2023-07-17
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01S5/22
Abstract: 本发明属于极地声学技术领域，具体涉及一种利用单矢量水听器对冰上脉冲声源定位方法和装置，在极地海冰覆盖海域下进行跨冰层定位。现有方法无法良好实现在极地区域构建立体化观测平台，需要开发新型通信技术以克服这一难题，提高潜艇与其他通信设备之间的信息传输能力。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间的映射关系，并利用矢量水听器能够同时接收到声波速度幅值和方向信息的特性，基于单阵元实现对空中脉冲声源的高度与距离进行评估。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。可以更加隐蔽地实现在水下对空中声源的跨介质探测，同时降低了成本和施工风险。
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