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2016苏鲁黑浙四省声学技术学术会议

2016苏鲁黑浙四省声学技术学术会议

  • 召开年：2016
  • 召开地：江苏扬州
  • 出版时间： 2016-11-15

主办单位：;江苏省声学学会;;山东省声学学会;;黑龙江省声学学会;;浙江省声学学会;;

会议文集：2016苏鲁黑浙四省声学技术学术会议 论文集

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  • 摘要：针对水下目标的远程被动探测问题,提出了一种声矢量圆阵的宽带相干目标方位估计方法.首先,基于子带分解原理将宽带划分为若干不重叠窄带,根据圆阵模式空间变换理论,将声矢量圆阵转换成与频率无关的虚拟直线阵,并采用声压P与振速(Vr+VΦ)联合处理方法构建了每个窄带的互协方差矩阵,通过求和平均实现了宽带接收信号的互协方差矩阵估计;其次,引入一种修正的矢量奇异值分解算法,对接收相干信号的互协方差矩阵进行重构处理,用于解决相干声源的空间分辨问题;最后,利用MUSIC算法实现了声矢量圆阵宽带相干目标的方位估计.理论分析及仿真结果表明,修正的矢量奇异值分解算法较修正前具有更强的空间分辨能力;P×(Vr+VΦ)声压振速联合处理方法较同阵型的声压阵及其他声压振速联合处理方法(即(P+Vc)×Vc、P×Vc)具有更好的背景噪声抑制能力;将P×(Vr+VΦ)声压振速联合处理方法与修正的矢量奇异值分解算法有机地结合起来,可提高宽带相干源的方位估计性能.水池实验结果进一步验证了算法的有效性.
  • 摘要：水下垂向运动航行体具有速度快、历时短、工况复杂等特点,其运动轨迹的高精度测量一直是工程上的瓶颈问题.针对此类工况提出了一种有合作目标条件下的长基线水声定位测量方法,测量模型基于多元测距体制建立,以合作声信标的性能为约束条件,通过一阶展开将非线性方程组的最优估计问题转化为超定线性方程组的最小二乘估计问题,并采用牛顿迭代法进行数值求解.通过仿真分析得出了多个共面海底阵元和单个海面浮体阵元构成的测量阵的误差分布规律,并对有限区域内三种典型阵元构型方案进行了比对.计算结果表明,测量阵水平方向定位精度明显优于垂直方向,6元阵,8元阵和15元阵在阵内水平方向标准差量级分别为0.5m,0.3m和0.2m,垂直方向标准差量级分别为3.5m,1.5m和1.0m,阵外水平方向标准差优于0.3m区域相对于阵内区域的比值约为0.3～1.9,阵外垂直方向标准差优于1.5m区域相对于阵内区域的比值约为0.2～1.1.理论分析和仿真结果表明,该方法能够有效建立复杂工况下测试区域精度分布对基阵构型、数量变化的响应关系,可为相关测量系统的设计和测试方案的制定提供参考.从测试需要和工程实现两方面因素考虑,三种阵元构型中呈"XX"型分布的8元阵是一种相对合理的方案.
  • 摘要：海面源产生的海洋环境噪声场与海洋声学环境参数紧密相关.研究海洋声学环境参数对海面源产生的噪声场互谱密度的影响,有助于深刻理解此类噪声场空间分布的物理内涵,为其服务于海洋环境参数反演和目标检测定位奠定基础.基于简正波模型推导了海面源产生的环境噪声场的互谱密度函数,通过仿真计算讨论了不同声速剖面与不同海底参数情况下,采用积分的方法计算各号简正波对海洋环境噪声强度的贡献,并用平面波模型计算相同海洋环境下的海底损失进行验证.结果表明,各号简正波对总声场的贡献同时受到声速剖面和海底参数的影响.其中声速剖面对各号简正波对海洋环境噪声强度贡献的影响较大,而海底参数对各号简正波对海洋环境噪声强度贡献的影响相对较小.对于海底参数而言,声速是影响各号简正波对总噪声场贡献的最主要因素;海底密度次之;海底声吸收对海底损失和各号简正波对总噪声场贡献的影响较小.对声速剖面而言,在负梯度声速剖面下,高号简正波对海洋环境噪声场的贡献较大;在正梯度声速剖面下,低号简正波对海洋环境噪声场的贡献较大.
  • 摘要：针对声纳图像视野窄,无法一次性反映大体积目标或同时呈现若干目标完整视觉信息的问题,提出一种声纳图像拼接算法.该算法主要步骤分为:声纳图像配准和声纳图像融合.根据声纳图像高噪声和低分辨率的特点,采用FFT图像配准方法配准声纳图像.对于准确配准后的声纳图像,提出一种基于NSCT多尺度分解的声纳图像融合算法.首先,对源图像进行NSCT多尺度分解,得到一系列不同尺度和不同方向上子带分解系数;然后,根据声纳图像特殊性,构建声纳图像融合规则:分别对低频子带采用门限判别法,高频子带计算局部区域对比度指导融合规则,产生融合图像在相应尺度和方向的融合系数.最后,对融合系数进行NSCT多尺度逆变换,生成融合后的拼接图像.通过声纳图像拼接实验验证提出方法有效性.
  • 摘要：研究了对数正态衰落水声信道条件下直接序列扩频通信的隐蔽性能.首先建立水声隐蔽通信系统模型,提出了基于可检测距离的截获因子作为衡量水声通信系统隐蔽性的方法.理论研究了直接序列扩频信号经过对数正态衰落水声信道传输后,截获接收机能量检测工作特性以及通信接收机同步相关检测特性和扩频通信误码性能.仿真分析了不同的信道衰减参数及信号参数、调制方式等对水声通信系统隐蔽性能的影响.仿真结果表明:在对数正态衰落水声信道条件下,直序扩频通信具有低截获通信能力;在一定条件下,降低发射载波频率、增大信号时间带宽积、降低调制阶数和通信速率将有利于提升水声通信隐蔽性;浅海信道比深海信道更利于隐蔽通信,近程水声通信比中远程通信更容易实现隐蔽.
  • 摘要：水声传播信号是多号简正波的叠加,通过简正波过滤分离各号简正波,是水声领域常用的一种技术手段,也是匹配模目标定位、声源信号重构等诸多应用的基础.对于垂直阵接收信号,广义逆方法是最常用的一种简正波过滤方法.广义逆方法的一个关键问题是如何确定接收信号中包含的简正波的号数,采用的简正波号数与实际号数偏差越大,简正波过滤的效果越差.针对上述问题,提出一种利用欠定盲分离技术获取垂直阵接收信号中包含的简正波号数的方法,并且通过在理想波导和夏季波导环境下的数值仿真对该方法进行检验,仿真结果表明:在一定的信噪比条件下,本文方法可以从垂直阵接收信号中准确提取简正波号数信息.该方法有助于减小简正波号数未知引起的广义逆简正波过滤的偏差,在基于简正波过滤技术的目标定位、识别等水声应用领域具有一定的应用前景.
  • 摘要：在水下声基站定位中,各基站发出的定位信号由于多途效应等因素影响,容易在用户终端产生信号碰撞接入现象,由此引发的信号丢失或接入阻塞是影响声基站定位应用的制约因素.通过信号结构设计减轻冲突影响是声基站定位研究的主要途径.经典的信号结构主要是以sine和cosine为载波的定位信号,但不适用于水声信道.因此提出通过合理设计组合斜率线性调频(chirp)信号,并将其作为各声基站的定位信号以提高基站定位系统的抗冲突、抗碰撞能力.为提高组合斜率chirp信号在声基站定位信号冲突碰撞应用中的检测效率,提出了一种基于混频变斜率分数阶傅里叶变换的快速检测方法.该方法能将组合斜率信号变斜率为对称三角波,并通过快速分数傅里叶变换实现基于斜率检测的多用户分离,从而提高解算的效率.理论推导和仿真实验均表明,利用该方法能较好地检测出声基站定位信号,估算定位时延差,降低多址干扰,提高定位信号检测性能.
  • 摘要：传统的匹配场处理方法存在分辨率低、抗噪性能差、不适用低快拍等问题.近年来出现了一类利用匹配场的空间稀疏性,将源定位转化为物理空间的稀疏重构的定位方法,能够实现高精度的匹配场定位.通常求解这些问题时是将l0范数转换为l1范数.虽然该方法能解决常规的NP-hard问题,在优化求解方面具有一定的优势,但是与直接通过l0范数求解的方法相比,不能很好地描述空间稀疏特性,以至于难以充分体现和利用声场冗余字典的稀疏特点.因此,相比于传统的压缩感知算法,通过分析匹配场的空域稀疏特性,在学习平滑l0范数重构算法的基础上,提出了基于平滑l0范数的匹配场源定位方法.在分析了水下目标定位的稀疏数学模型的基础上,逐渐降低数值逼近参数的方式来得到数学模型的最优解,在保证高精度匹配场定位的同时,减少了运算的时间,提高了匹配场定位的效率.
  • 摘要：基于声有限元数值方法研究了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的吸声特性.首先,建立了该类单层微穿孔板吸声体的有限元数值模型,并采用等效电路法对其准确性进行了验证.然后,基于已验证的仿真模型讨论了有限大背腔单层微穿孔板吸声体的斜入射吸声性能,以及背腔宽深比对其扩散场吸声系数的影响规律.结果显示,在正入射条件下,单层微穿孔板吸声体的吸声性能主要受到有限大背腔非切向模态的影响,而在斜入射条件下,主要受到切向模态的影响;不同入射角度的声波会激发有限大背腔不同的切向模态,从而改善单层微穿孔板吸声体的高频吸声性能;调整背腔宽深比能有效控制单层微穿孔板吸声体扩散场吸声系数曲线高频吸声峰的位置,并且存在最佳宽深比使其同时具有较高的吸声系数和较宽的吸声频带.本文可为噪声控制工程和室内声学设计提供有用的参考.
  • 摘要：教堂并不是中国固有的建筑形式,其通过西方传教士传入中国,在中国又经历了多年变迁,最终形成了与西方传统教堂大相径庭的中国风格.教堂是传道的重要场所,对室内声场有着特殊的要求,而这些要求又与教堂的功能有着密不可分的关系.为了研究不同时期教堂内部形式、材料等对教堂声学性能的影响,探讨教堂功能与声学需求之间的关系,通过对部分地区的多座教堂进行实地测试以及软件模拟分析等方法,对不同时代、规模、平面形式的教堂进行了比较研究,并对使用者(包括神职人员和信众等)的听觉感受进行了随机调查.通过对实测、模拟以及主观调查的结果进行对比分析后,得出结论:不同时期的教堂的主要声学指标存在着较大的差异;专门进行过声学设计的教堂声学指标明显优于未经设计的教堂;即使教堂的混响时间明显过长,在实际使用上似乎也没有特别的影响.
  • 摘要：基于传统交替方向算法的框架,提出了一种求解全变分问题的修正交替方向算法(modified alternating direction method,MADM).该算法利用当前点的信息和前两个迭代点的信息得到修正的初始BB步长,再结合非单调线搜索技术得到子问题的近似解,在理论上验证了该算法的全局收敛性.最后,将该算法分别在小规模、无噪声和大规模、有噪声的情况下应用于全变分图像重构问题.对重构后的结果,从运行时间、迭代次数、相对误差以及图像的重构效果四个角度进行评价,并与求解全变分问题的交替方向算法(TV minimization by alternating direction algorithms,TVAL3)进行对比,其数值结果表明了该算法具有更好的收敛速度和重构效果.
  • 摘要：设计制备了周期性金属线阵"零"折射率材料,使用S参数提取法,仿真得到在9.40 GHz处,该"零"折射率材料的等效折射率的实部为0.05,虚部为0.019.进行了波导仿真实验,实验结果证实所设计制备的"零"折射材料在对应频点具备"零"折射率的特性.将其加载到喇叭天线口来改善喇叭天线的指向性,仿真发现加载"零"折射率材料之后,喇叭天线的指向性得到了提升:E面的半功率波束宽度从18.0°变为17.6°,E面旁瓣由-8.6 dB降低为-19.5 dB,H面的半功率波束宽度由18.1°减少为13.4°,H面旁瓣由-26.0 dB降低为-27.1 dB,天线的增益由原来的19.7 dB增加到了21.1 dB,从天线的喇叭口辐射出的波形也改善为近似平面波.实物对比试验也表明加载周期性金属线阵"零"折射率材料的喇叭天线E面和H面的辐射宽度明显变窄.
  • 摘要：对单轴各向异性材料中的负折射进行了讨论,并对具有负折射率的准左手介质(NI-QLHM)表面的古斯-汉森位移进行了详细的理论研究,给出了横电(TE)波和横磁(TM)波入射时的古斯-汉森位移d和穿透深度dz的表达式.对TE入射波的情况进行了数值模拟,结果显示,在μz＜0的情况下,频率ω分布在4～6 GHz之间时,各向异性材料为NI-QLHM.而磁导率分量|μ2|越小,在NI-QLHM频率区域越容易实现全反射;随着频率的增加,临界角减小,从而发生全反射的入射角的范围增加,同时也将导致准左手化材料的有效折射率减小.结果还显示,对于同一个入射角,随着频率ω的增加,古斯-汉森位移减小,即随着折射率n的减小,古斯-汉森位移减小.而穿透深度dz与古斯-汉森位移d相对应,穿透深度越大,古斯-汉森位移也越大.
  • 摘要：普遍认为夸克-胶子等离子体(QGP)在现有的重离子碰撞中可能已经形成,且相对论流体力学是描述碰撞产物膨胀与粒子化过程最有效的工具之一.在考虑到热运动效应的情况下,采用含有由QGP态到强子态相变的流体力学模型分析重离子碰撞中不同带电粒子的横动量与横质量谱,给出该模型的解析解并与实验数据相比较.理论结果与Au-Au在RHIC能量碰撞中的实验测量符合得较好.除了其解析性,该理论模型的典型特点是它包含着高能重离子碰撞产物丰富的时空演化信息,如碰撞产物的初始温度、相变温度、带电粒子的化学冻析温度、QGP与强子态中的声速及重子化学势等.所以本文的研究工作,有利于了解高温高密度碰撞产物的各种传输系数与带电粒子的产生机制.
  • 摘要：针对雷达跟踪系统中的多目标运动情况,以及目标轨迹交叉重叠导致的目标丢失或跟踪错误等问题,将多目标联合状态下的加权重采样思想引入到标准粒子滤波算法中.对基本粒子滤波算法进行优化,使用离散随机变量模拟目标后验概率,存在多个目标时引入联合状态概念,用关联函数把多个目标的状态变量和观测变量表示出来,把联合状态下的采样数据加入跟踪粒子的权值更新过程,使得粒子能够根据目标间的状态变化准确预测各个目标的后验分布,从而更新目标运动估计值,避免下一时刻粒子采样分布错误.联合加权重采样优化后的粒子能够准确跟踪目标运动,粒子预测和更新也不受目标交叉运动影响,克服跟踪不稳定或跟踪误差较大的问题.仿真结果表明,改进的粒子滤波算法能够达到正确跟踪多个目标的效果,并且目标轨迹交叉时仍然能够保持较高的跟踪精确度.
  • 摘要：如何从海杂波中检测小目标是雷达信号处理研究中的一个热点问题.海杂波具有多重分形特性,利用海杂波和目标回波分形特性的不同进行区分:海杂波的复杂性决定了其分形维值一般较大,而海面目标由于表面规则平滑而分形维值较小.实际检测小目标时,海杂波较强,需要对其进行抑制,提高信杂比.分数阶傅里叶变换(Fractional fourier transform,FRFT)是一种提高信杂比(Signal to clutter ratio,SCR)的良好方法:动目标经过FRFT后,在最佳变换域可形成峰值,而海杂波难以积累出有效峰值.结合这些特性,本文提出了在FRFT域内多重分形特性联合检测小目标的方法.在多重分形基础上,比较了时域和FRFT域分形维轨迹,证明了FRFT能有效聚集目标单元能量,加大了纯海杂波与目标的差异.将FRFT域多重分形维和截距联合起来作为检测小目标的二维判决空间,用实测数据证明了海杂波和小目标在判决空间存在明显的差异性,验证了本文所提方法有效地提高了海杂波中小目标检测的能力.
  • 摘要：采用基于最大熵模型的方法对泰语句子级实体从属关系的抽取方法进行了研究.针对泰语句子中实体关系抽取的研究进程中语料库较为匮乏的问题,首先使用汉泰双语平行句对作为中间桥梁,将中文研究领域中相对成熟的分词、词性标注和实体识别等成果,通过汉泰双语词典映射到与中文句子相对齐的泰语句子上,对泰语句子进行必要的数据处理操作,并进行一定量的人工校正和人工实体关系标注工作;进而构建基础的泰语实体关系训练语料库.在语料库的基础上,将泰语实体关系抽取问题转化为分类问题,同时结合泰语语言本身的特点,选取合适的上下文特征模板,使用最大熵模型算法对训练语料进行学习训练,构建分类器,对泰语句子中的候选实体关系三元组进行识别,最终达到实体间从属关系自动抽取的目的.实验结果显示该方法可使F值相对于已有的泰语实体关系抽取研究方法提升8％左右.
  • 摘要：通过构建基于超像素的图作为视觉表示引入超像素间的空间信息.采用基于图模型的流形排序作为显著性检测方法得到第一阶段每个超像素的显著性,判别式表观模型则通过基于中层特征的分类器进行判别并利用空间信息对分类结果进行调整,将流形排序和分类结果结合作为先验信息选择随机游走种子点.结合随机游走得到的第二阶段的显著值和分类结果,最终得到当前帧的置信图.在置信图的基础上,采用积分图方法快速计算得到候选的观测值,将观测值最大的候选作为跟踪结果.在数据集上的实验结果表明,该方法可以有效处理快速运动和形变等问题,从而实现复杂背景下鲁棒的目标跟踪.
  • 摘要：随着网络和计算机科学的迅猛发展,处于网络结构洞位置的个人或团体从中可以获得丰富的信息利益和控制利益,结构洞占据者的挖掘得到了越来越多的关注.目前对结构洞占据者的挖掘研究主要集中于无权网络方面,但在实际网络中,权重对网络的性能也起着重要的作用.以加权网络为研究对象,将边权引入到中介中心性指标中,对现有的HIS算法进行改进,提出一种基于加权中介中心性的结构洞占据者挖掘算法(W_BCHIS).该方法首先利用社团发现算法求出加权网络的社团,接着将边权引入中介中心性指标,用加权后的中介中心性指标对节点的重要性进行初始化,通过对节点的重要性和节点占据结构洞的可能性不断地迭代直到收敛以挖掘出结构洞占据者.将W_BCHIS算法与其他算法在公用数据集和实际数据集上进行了实验对比与分析,验证了该算法的有效性.
  • 摘要：社区发现旨在挖掘复杂网络的社区结构,现有的社区发现方法普遍存在着划分速度和精度不均衡的问题.商空间理论是一种粒度计算理论,通过粒度变换来降低问题求解复杂度,同时保持问题求解精度.提出一种基于商空间的多层粒化社区发现方法(multilayer granulation community detection method based on quotient space,MGQS).该方法首先通过快速粒化操作对复杂网络进行多层次粒化,形成逐层粒化、逐层抽象的多粒度商空间,再依据所求问题选择最佳粒层作为最终划分结果.在公用数据集上的系列实验结果表明,相比于其他算法,该方法既能快速划分不同类型和规模的网络,也能获取多粒度的社区结构并根据所求问题选择最佳粒层,取得较高的模块度值和NMI值.
  • 摘要：高维数据分析任务中,无监督特征选择是一项重要并具有挑战性的任务.传统的无监督特征选择算法通过保持流形结构或者特征之间相关性进行特征选择,而没有直接考虑选择特征与原始数据的依赖程度.通过考虑投影后的低维空间数据与原始数据信息之间的依赖性,提出有良好性能的特征依赖于原始数据的度量原则.首先利用最大化依赖使投影后数据尽可能保持原始数据的特征信息,据此获得投影矩阵,从而对原始数据达到降维效果.然后联合稀疏表示进行特征选择.提出一种新的无监督特征选择算法,称之为联合依赖最大化与稀疏表示的无监督特征选择方法(DMSR).在4个实际的数据集上进行实验,并与3种已有的无监督特征选择算法进行比较,在两种评价指标聚类精度和互信息上的实验结果表明,提出的DMSR算法是有效的.
  • 摘要：经典的粗糙集理论建立在等价关系基础上,要求过于严格,所以限制了它的实际应用范围.为此,扩展形式的粗糙集模型得到了广泛关注,并已成为研究热点.在现实世界中,由于数据测量的误差、对数据的理解或获取的限制等众多原因,所遇到的信息系统往往是不完备的.面向不完备信息系统,在广义多粒度粗糙集以及双相对定量决策粗糙集的基础上定义了两种广义多粒度双相对定量决策粗糙集(GMDrq-DTRS).一方面,讨论GMDrq-DTRS与广义多粒度粗糙集之间的等价关系,以及它们正负域的大小关系;另一方面,在不同的参数关系下,讨论GMDrq-DTRS的正域、负域以及上下边界域所具有的特殊关系.并用具体实例来解释说明GMDrq-DTRS决策过程和所讨论的GMDrq-DTRS与其他模型之间的关系.
  • 摘要：相对于其他的密度聚类算法,密度峰值聚类(Density Peaks Clustering,DPC)算法思想简洁新颖,所需参数少,不需要进行迭代求解,而且具有可扩展性.但是,DPC仍然具有一定缺陷,例如存在截断阈值dc的定义模糊以及选取中心点失效等问题.在阐述了DPC的算法思想和原理的基础上,分析了DPC算法的缺陷,然后从多个改进的角度对其相关研究工作进行了综述.通过分析DPC与相关理论(数据场、图论、粒计算等)的联系,针对密度峰值的缺点,提出了基于粒计算的DPC算法改进框架,其中包括由细到粗、由细到粗和双向变粒度这三种机制以及基于网格粒化的密度峰值算法框架.最后对DPC今后的研究工作进行了展望,包括动态密度峰值聚类、利用密度峰值研究网络拓扑、处理复杂任务以及改进其他聚类等,希望为DPC的进一步研究提供新思想.
  • 摘要：特征选择是一项重要的数据预处理技术,其目的是在不降低数据分类精度情形下选择一个特征子集,从而对原数据集达到降维的效果,同时也提高学习算法的性能.在邻域粗糙集模型中,传统方法构造出的对象邻域粒未考虑数据的分布问题,使得邻域粒存在一定的误差.首先通过方差来刻画数据的分布,然后根据数据分布提出一种改进的邻域粒,这种改进的邻域粒能够自适应数据的分布,有着较好的优越性,最后将改进邻域粒与邻域模糊熵结合,提出一种特征重要度的评估方式,并给出对应的特征选择算法.实验结果表明,新提出的特征选择算法在特征选择结果、时间消耗和特征子集的分类精度方面都更具一定的优越性.
  • 摘要：由于符号属性数据缺乏固有的几何特性,不能简单地将现有的数值属性数据分类算法应用于符号属性数据.为了提高符号属性数据的性能,提出一种基于关联关系分析的支持向量机分类方法(Support Vector Machine Classification Approach Based on Correlation Analysis,CA_SVM).通过分析属性值与标签之间的相关性,得到属性值对标签的影响因子;然后结合属性值在类内出现的频率,使得所有原始符号数据下的属性值在不失信息的情况下转换成数值型数据;转换后的数据既可以体现属性值与标签之间的关联关系,也可以有效地表示相同属性下属性值之间的距离;最后用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行分类.在标准UCI数据集上的实验结果表明,CA_SVM模型能够提高分类精度.

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