任意体目标激光波束的散射场量统计矩及非相干分量比

推导了任意体目标高斯波束的散射场量本征统计矩.以椭球体目标为例,通过数值方法研究体目标在激光波束入射下,三种不同材料的单站散射场量互相关函数、协方差及其非相干散射分量比.数值计算椭球类目标非相干散射分量比随散射角的变化情况,结果表明:目标非相干分量在总散射分量中的比重较小,目标姿态、表面材料及其粗糙度对其散射场量非相干分量比有影响,粗糙面越光滑,非相干分量比越小;金属类材料比非金属镀漆材料的非相干分量比小;具有缩比关系的目标散射场量的非相干分量比的分布趋势基本相同,仅其数值略微有些差别.     

模式竞争与压缩现象

双模激发将使场趋近初始相干态,此时场的某一正交分量的压缩交浅.讨论了加深压缩的一种可能性并举了级联单模情况为例.     

由部分相干场驱动的吸收型光学系统的统计性质

本文讨论部分相干场驱动的吸收型光学系统的统计性质.指出当驱动场的相干分量较弱时,在一定条件下输出光的二阶关联函数有一个独立于双稳阈峰的涨落峰,它是由输入光的位相涨落引起的,其峰值远小于双稳阈峰.对于噪声很小的极限情况,利用高斯近似导出输出光的二阶关联函数双稳阈峰的位置及高度与输入场和腔的参数之间简单定量关系.在噪声很大的极限条件下,我们采用一定的近似方法得到了关于输出光二阶关联函数的简单解析表达式.最后给出输入场的相干分量与非相干分量及系统的协作参数一般取值的情况下输出场二阶关联函数的双稳阈峰的数值计算结果.     

基于声压梯度参考的部分场分解方法及实验研究

采用扫描测量方式得到的不相干声场需分解成完全相干的部分场后才能用于近场声全息重建. 现有的方法都是将声压作为参考进行部分场分解. 本文提出以声压梯度作为参考, 并建立一种基于声压梯度参考的部分场分解方法. 由于声压梯度比声压的衰减速度更快, 受到其他声源和环境噪声的影响比声压小, 所以以声压梯度为参考在分解完全相干的部分场过程中比以声压为参考更具有优势. 通过数值仿真和实验分析, 一方面验证了基于声压梯度参考的部分场分解方法的正确性和可行性; 同时通过与基于声压参考的部分场分解结果比较, 说明了基于声压梯度参考的部分场分解方法分解更稳健、结果更精确.     

微重力气液两相环状流界面波特性分析

本文利用双重小波包分解算法,对微重力气液两相环状流界面波特性进行了分析,将实验测量到的环状液膜厚度信号分解成相干分量和非相干分量,并对相干信号与非相干信号的特征进行了分析,提出了一个新的描述微重力气液两相环状流界面波特性参数。     

压缩真空态中三能级原子的定态共振荧光

本文得到了与压缩白噪声真空库耦合的三能级原子在强相干驱动场作用下的定态共振荧光谱。结果表明谱分布强烈地依赖于库场压缩性及相干驱动场与库场压缩分量之间的位相差。 关键词：     

海洋环境噪声场中声压和质点振速的空间相干

研究海洋环境噪声场中声压和质点振速的三个正交分量间的空间相干。假定海洋介质水平分层,非相关偶极子噪声源均匀分布于海面,由射线声学理论出发,导出了计算噪声场中声压和质点振速的空间相干矩阵的积分表示式。积分式中的被积函数包含一噪声强度垂直指向性因子,海洋介质分层条件通过该指向性因子影响噪声场的空间相干。针对浅海和均匀半空间环境,给出了相应的空间相干计算结果,发现海洋水文和海底对噪声场中声压和质点振速空间相干的影响不可忽略。     

激光光强扰动对相干场成像降质影响理论研究

激光相干场成像系统发射多束激光,经大气传输对远程目标成像,大气湍流引起的激光束光强扰动是影响成像质量的一个关键因素.本文从湍流引起的激光束光强扰动对回波解调信号的影响关系入手,建立了激光回波光强扰动因子对相位闭合系数和成像频谱分量的降质传函理论模型;基于三光束激光相干场成像系统仿真验证了理论模型的有效性.研究表明激光相干场成像频谱分量和成像像质主要受三光束相位闭合求解算法中第二光束光强扰动影响.该研究揭示了激光回波光强扰动对成像像质的影响机理,对于分析大气湍流等引起的光强扰动降质效应和合理分配多光束光强稳定性以提高成像质量具有理论指导意义.     

声矢量圆阵宽带相干目标MVDR方位估计*

针对宽带相干目标的远程探测问题，本文提出一种基于声压振速联合处理和矢量重构的声矢量圆阵MVDR波束形成方法。该方法利用相位模态变换技术，将声矢量圆阵变换为与信号频率无关的虚拟线阵，并构建虚拟线阵声压与组合振速的互协方差矩阵，利用声压与振速各分量间的空间相关性有效地抑制各向同性环境噪声；并对宽带相干信号的互协方差矩阵进行矢量重构，即将最大特征值对应的特征向量划分为相互重叠的子向量，从而构建前/后向Hermitian矩阵；最后，基于MVDR波束形成器实现宽带相干目标的方位估计。仿真计算和实验数据处理结果表明，该方法具较强的解相干能力和噪声抑制能力以及较高的方位估计性能。     

T-C模型中纠缠原子与相干态光场相互作用平均光子数的演化

研究了一对纠缠的二能级原子与单模相干态光场的相互作用,得出平均光子数随时间的演化规律.讨论了相干振幅分量模平方|α|2、原子-场的耦合系数g、原子间的耦合系数ε及纠缠因子cosθ对光场的平均光子数的〈n(t)〉的影响,结果表明:随着相干振幅分量模平方,原子-场的耦合系数,原子间的耦合系数的变化,平均光子数演化曲线的平均值和系统量子崩塌-复苏的周期都会随之变化.但纠缠因子的变化并不影响量子崩塌-复苏的周期,只是使平均光子数随时间演化的值慢慢变化.     

Shallow ambient noise variability due to distant shipping noise and tide

Study and characterization of distant shipping component of ambient noise in shallow water aid in design of passive surveillance algorithms and effective signature analysis of marine vessels. This letter presents the work carried out on real ambient noise recording in very shallow water condition close to a commercial port with heavy shipping activity to study and characterize the distant shipping noise component for variations due to tide. Ambient noise recording was carried out by a bottom mounted sensor at 30 m depth at regular interval for a period of over one month and the spectrum in the band 10–1.6 kHz was characterized for its diurnal spectral variation. The study concluded that the distant shipping noise component due to heavy small vessel activity in the nearby port resulted in up to 35 dB variation in the shallow water ambient noise in coastal areas that may have serious implication on passive surveillance algorithms performance in the vicinity if adequately not addressed. This is the first such effort in ambient noise measurement and characterization in the extremely shallow water channel condition prevalent in the tropical waters off the west coast of India.     

水下声学浮标南中国海海洋环境噪声实测分析*

海洋环境噪声是多种自然噪声和人为噪声的复杂组合,其谱级大小和频率组成是影响声纳系统探测性能的重要参数,由于海洋环境噪声时空域特性是非常复杂的,因此需要对海洋环境噪声进行长时间和大范围的观测才足以分析其特性。本文通过在多剖面水下浮标平台基础上集成声学测量系统,研制出了一种具有海洋环境噪声监测能力的水下声学浮标平台,该浮标平台可多次上浮、下潜,具备原位坐底和定深漂流两种工作模式,能够连续观测海洋环境噪声时长多达几个月。利用2019年8月在南海海区组织的多台水下声学浮标组网试验数据,分析了不同频率海洋环境噪声谱级随时间变化特性,数据处理结果符合海洋环境噪声典型变化规律,试验表明,水下声学浮标可作为一种潜在的优势水下无人移动平台,用于长期监测海洋环境噪声特性。     

海洋环境噪声空间相关特性建模综述*

相对于大多数声纳,海洋环境噪声通常被视为背景干扰。水听器基阵的信噪比增益成为了基阵设计和性能估计的重要参数。从空间相关特性的角度看,当信号场已知时,阵增益可唯一由噪声场的空间相关特性来确定,这就是海洋环境噪声空间相关特性建模的动机。根据环境和声场之不同,文献中已给出几种不同的噪声场模型。为了阐明已有模型的特点及未来的研究方向,本文对噪声场空间相关特性建模做了简要综述。     

海洋环境噪声场对称性分析及噪声消除方法

实际的海洋环境是非常复杂的,存在着海洋自噪声、舰船噪声、生物发声等,阵元接收到的噪声信号存在一定的相关性,此时基于传统阵列信号处理的目标方位估计方法的性能将变差,针对这一问题,提出了一种实部消除方法.首先从阵元接收环境噪声的物理机理出发,将圆环阵接收的噪声场分解为对称噪声场和非对称噪声场,并且研究发现对称噪声场只影响数据协方差矩阵的实部.然后通过消除协方差矩阵实部,达到消除对称噪声场的目的,提高信噪比,但是同时产生了虚假声源.针对虚假声源的问题,提出了基于优化算法重构协方差矩阵实部的方法,消除了虚假声源的影响.仿真分析与海试数据处理结果表明:该方法明显消除了对称噪声,提高了信噪比,改善了阵列信号处理算法的性能.实部消除方法易于实现,有一定的工程应用价值.     

利用环境噪声进行安静目标探测*

该文回顾了近年来该课题组利用环境噪声互相关方法和环境噪声自相关方法进行安静目标探测的主要工作。首先简单回顾了利用环境噪声互相关方法和环境噪声自相关方法进行安静目标探测的理论,然后介绍了两次利用海浪噪声进行安静目标探测的实验。通过海浪噪声实验验证了利用环境噪声互相关和自相关进行安静目标探测的可行性。最后对利用环境噪声互相关进行安静目标探测所需要的累积时间进行了讨论,并给出了累积时间的下界。     

Ambient noise near the sea-route

Ambient noise data measured in an experiment conducted in shallow water near a sea-route were analyzed. It was observed that, at low frequency, the horizontal correlation has an obvious difference from that predicted by the classical ambient noise model. The theoretical analyses show that this phenomenon is caused by wind noise together with the discrete shipping noise nearby. An ambient noise model was proposed to include the effects caused by both the noise sources. Data measured at different times verify that the proposed model can be used to forecast the ambient noise field in shallow water near the sea-route. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10734100), the Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. KZCX1-YW-12-2), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB209603), and the Open Foundation of China National Petroleum Corporation Key Laboratory (Grant No. GPKL0804)     

浅海环境噪声垂直指向性探测海底参数

浅海环境噪声垂直指向性和海底地声参数密切相关,可以利用它来反演海底参数。本文在水平分层介质噪声场模型下,讨论了海底参数对噪声垂直指向性的敏感度,并假设半无限大液态海底,采用效率较高的自适应单纯形模拟退火算法全局寻优,根据中国某海区实测噪声数据,估计了海底声速、密度及衰减,分析了反演结果的不确定性。鉴于声速和密度在不同频率的反演结果不够一致,文中提出多频海底参数联合反演方法,提高了反演海底声学参数的精度。     

A normalized data-reusing least-mean-square algorithm of noise cancellation for magnetocardiography

An adaptive filter based on Data-Reusing Least-Mean-Square algorithm has been proposed and applied in magnetocardiography (MCG) to suppress ambient noise, Numerical simulation studies indicate that the adaptive filter is a powerful noise suppresser for correlated interferences, especially for those with amplitude changing and time delay.Also the filter has a wide frequency bandwidth. With this filter, the signal-to-noise ratio of an MCG is improved to the intrinsic noise level, The periodic average method for further improvement of the noise level in MCG is also discussed.     

Noise control challenges for auscultation on medical evacuation helicopters

A stethoscope is the standard clinical tool used for auscultation. It amplifies chest sounds and enables diagnosis of both circulatory and respiratory systems. However, in many emergency transportation environments, ambient noise levels in excess of 90 dB prevent successful auscultation. In this paper, data is collected in a U.S. Army Sikorsky UH-60 helicopter to analyze the inherent noise present during routine aeromedical transport. Data is gathered with a commercially available stethoscope retrofitted with an array of accelerometers and microphones. Peak acoustic noise levels are recorded in excess of 125 dB and ambient vibration levels are measured to be near 0.5 g RMS. The signal-to-noise ratio is much below 1 for the entire frequency range of interest in auscultation. It is shown using a combination of simulations and experimental data that existing active noise cancellation techniques using a reference microphone would be ineffective in this scenario. However, similar adaptive noise cancellation techniques using a reference accelerometer within the device would be significantly more effective at enabling auscultation.     

利用海浪噪声自相关实现散射体无源探测

提出了一种利用海浪噪声自相关实现散射体无源探测的新方法.将各接收器记录噪声信号的自相关减去所有接收器记录噪声信号自相关的平均值,得到散射信号的到达结构,然后结合基尔霍夫移位算法实现对散射体的探测.与利用背景噪声互相关提取格林函数从而实现散射体探测的方法不同,自相关无需考虑各个接收器之间的大量数据传输及时间同步问题,这为相距较远的多接收器和移动平台目标探测提供了极大的方便.将所提出的方法应用于实验数据中,最终探测结果与实际测量结果相比差别不大,验证了方法的有效性.