利用气枪声源数据的地声参数反演*

本文通过对东海采集的气枪声源数据进行处理,基于地声参数对不同声场观测量的敏感性差异,利用分步反演的策略进行分析。首先选择距离接收阵七个不同的距离点数据,通过warping变换准确提取第三阶至第八阶简正波的频散曲线;利用海底声速对频散曲线敏感的特性来反演声速;由Hamilton经验公式求得海底密度;通过传播损失拟合获得海底衰减。不同距离点数据反演的海底声速与密度一致性较高。实验提取的频散曲线和和反演参数仿真结果、实验获取的传播损失与反演参数获得传播损失均拟合较好。     

南海北部浅海声场起伏及统计特性

水下声场的时间积分声强和峰值声强是声呐检测中的重要物理量,而海洋中的内波等动力学过程会造成声场强度的起伏。对南海北部浅海内波环境下定点声起伏实验数据分析,结合数值仿真,总结了试验海域近海底发射和近海底接收条件下内波引起接收信号强度起伏的统计特性.分析结果表明:接收信号的时间积分声强起伏小于峰值声强起伏;时间积分声强与峰值声强起伏的概率分布与对数正态分布较为接近.时间积分声强和峰值声强起伏大小与信号的频率有关,同一收发距离,中心频率650 Hz信号的声强起伏较中心频率310 Hz和375 Hz信号的声强起伏更为剧烈。对于同一频率,当海底较平坦时,声强起伏的闪烁指数随传播距离的增加而增大;当水深随传播距离逐渐变深时,声强起伏规律受内波和水深变化共同影响而更为复杂,闪烁指数先随传播距离增加而增大,之后又随传播距离的增加而逐渐变小.      

南海北部负跃层环境下海底参数声学反演

利用2015年南海北部声学实验的实验数据,对海底声学参数进行反演。在综合分析声速起伏及海底模型对海底反演影响的基础上,通过选择等效的海水声速剖面和海底模型,改进了多参量联合地声反演方法,使得其不仅能解决反演中的多值性问题,还能适用于负跃层起伏环境下的声学反演。即当用匹配场反演海底声速和用传播损失反演海底衰减时,如果温跃层内有内波等随机起伏,可使用传播路径上平均声速剖面和单层等效海底进行声场计算。反演得到的海底声速和密度结果与海底采样测量符合较好,拟合给出了海底衰减系数随频率的非线性经验关系式。反演结果可为南海北部声传播规律研究与应用提供海底参数。      

匹配垂直质点振速的浅海地声参数反演

海底声学参数对海洋波导中的声场特性研究和相关应用具有重要意义。针对一次夏季黄海声传播实验,分析了浅海负跃层环境下垂直质点振速的传播特性和简正波结构,说明当声源和接收器均位于负跃层下时,除海底附近外的大部分深度上垂直质点振速能量较高,且与声压相比,号数高的简正波对垂直质点振速的贡献更大,利用垂直质点振速进行匹配场反演能获得更高的海底参数敏感性。分析了海底吸收系数对垂直质点振速匹配场反演的影响,结果表明只有当进行匹配场反演时设置的海底吸收系数接近真实值时,才能获得准确的海底声速、密度和海深反演结果。利用实验中矢量水听器获取的垂直质点振速信号进行匹配场反演,将海底吸收系数在变化范围内取不同值对海底声速、密度和平均海深进行全局搜索,根据代价函数值最大确定了海底声速、密度及平均海深的反演结果,并利用不同距离上的声压传播损失反演出不同频率下的海底吸收系数。根据反演得到的海底声学参数计算声压传播损失,与实验中声压水听器测量结果符合较好。     

负梯度水文环境下海山对声传播的影响

利用一次南海海山环境下的声传播实验数据,研究了负梯度水文环境下海底山对声传播的影响。针对实验数据中的传播损失异常,从射线声学角度给出了合理的解释,表明海底山的存在引起传播损失在距离上剧烈波动。在距离接收阵较近的7.6 km处,声源位于海山斜坡上,斜坡的反射使接收传播损失减小约8 dB,体现出斜坡增强特征。当声源位于海山后,海底山的遮蔽作用使23.8 km处的传播损失增加超过20 dB,不同位置处海山遮蔽效应的差异使传播损失随距离起伏。利用抛物模型对实验环境下的声传播进行了定量仿真,仿真传播损失同实验结果符合,验证了实验数据中海底山的反射和遮蔽作用。此外,对实验环境下海山的遮蔽损失进行分析,发现在不同声源位置处,海山遮蔽损失在特定频带上同频率对数具有线性关系。      

南海北部海域内波环境下声传播损失起伏统计特性

浅海内波会引起声传播能量随时间的起伏变化,进而影响水声设备的工作性能.本文利用2015年南海北部一次浅海声场起伏实验数据,对比分析了浅海线性内波和孤立子内波条件下的声传播损失统计特性.在孤立子内波条件下,声传播损失起伏明显加剧,可达11 dB,且分布明显展宽,相对于线性内波的环境,声传播损失起伏可增加5 dB.从简正波...     

斜坡海底条件下声场垂直相关特性研究

利用数值仿真和实验研究分析和总结了不同斜坡海底条件下声场垂直相关性随垂直间隔和传播距离的变化规律,并利用楔形简正波理论对海底倾斜引起的声场垂直相关变化机理进行了解释.研究结果表明,上坡和下坡地形的声场垂直相关性具有很大的差别.与水平海底相比,下坡海底会增加声场垂直相关性,上坡海底会减小声场垂直相关性.有效简正波之间的干...     

点噪声源在近程声场中传播损失的仿真研究

在分层介质条件下，用本征声线法仿真计算了点声源这距离噪声场的传播损失曲线，仿真结果表明，其传播损失不仅依赖于声速分布，海区深度，海底反射特性等环境条件，也依赖于声源及接收水听器的深度，声传播损失显著不同于球面波衰减规律，其传播损失率差别可达８ｄＢ，这表明在测量舰船目标的辐射噪声声源级时必要的声场校正测量是必须的。     

利用传播损失反演海底单参数

根据地声反演复杂性随着待反演参数的个数减少不断降低的原理,提出一种利用传播损失反演海底单个参数的方法。通过对海底声阻抗的推导,利用声速、密度和衰减系数拟合出海底反射损失对掠射角的斜率F。基于简正波理论推导了用F描述声场的公式,并据此设计出对传播损失数据进行最小二乘法处理的反演方法。得益于将待反演参数减少至一个,该方法只需单个水听器,避免了复杂测量及多维寻优。对东海实验数据进行了实际反演,并介绍了利用反演结果F进行传播损失预报和海底性质估计的步骤。所获结果与多参数混合反演方法及实测真值进行比较,其一致性验证了方法的有效性。      

浅海周期起伏海底环境下的声传播

海底粗糙对水下声传播及水声探测等应用具有重要影响.利用黄海夏季典型海洋环境,分析了同时存在海底周期起伏和强温跃层条件下的声传播特性,结果表明:由于海底周期起伏的存在,对于低频(<1 kHz)、近程(10 km)的声信号,传播损失可增大5—30 dB.总结了声传播损失及脉冲到达结构随声源深度、海底起伏周期及起伏高度等因素变化的规律.当海底起伏周期不变时,起伏高度越大引起的异常声传播的影响随之变大;当起伏高度不变时,随着起伏周期变大,其对声传播的影响逐渐变小.用射线理论分析了其影响机理,由于海底周期起伏改变了声波与海底的入射和反射角度,使得原本小掠射角入射到海底的声线变为大掠射角,导致海底的反射损失增大;另一方面,声线反射角度的改变会使得原本可以到达接收点的声能量,由于与海底作用次数增加或变为反向传播而大幅度衰减.在浅海负跃层环境下,声源位于跃层上比位于跃层下对声传播影响更大.周期起伏海底对脉冲声传播的影响表现在引起不同角度的声线(或简正波号数)之间的能量发生转化,一些大角度声线能量衰减加大,多途结构变少.多途结构到达时间及相对幅度的变化进而影响声场的频谱,会使得基于匹配场定位的方法性能受到影响.所以,声呐在实际浅海环境中应用时,应对起伏海底的影响予以重视.此外,研究结果对海底地形测绘空间精度的提高也具有重要参考意义.     

基于图像处理的变电站中隔离开关的状态研究

随着图像处理技术的不断发展,本文利用图像处理技术分析变电站中隔离开关的状态。蚁群算法(Ant Colony Algorithm,ACA)使用的广泛性,很多学者将其应用到图像处理中。本文将蚁群算法应用于变电站设备区域图像分割中,从某个或某些像素点出发,提取出变电站的隔离开关信息,然后对其进一步的图像处理,分析隔离开关的状态。但是,蚁群算法在运算过程中,易出现过早收敛于局部最优解及运算时间过长的缺点。为了使蚁群算法收敛于全局最优解及加快收敛速度,本文针对传统的蚁群算法模型对其信息浓度更新规则改进及参数的改进。通过仿真对比分析改进后的蚁群算法对于图像分割效果更好。     

Theory of particle transport phenomena during fatigue and time-dependent fracture of materials based on mesoscale dynamics and their practical applications

In this work, the mesoscale mechanics of metals, which links their microscopic physics and macroscopic mechanics, was established. For practical applications, the laws for quantitatively predicting life of cycle and time-dependent fracture behavior such as fatigue, hydrogen embrittlement, and high-temperature creep were derived using particle transport phenomena theories such as dislocation group dynamics, hydrogen diffusion, and vacancy diffusion. Furthermore, these concepts were also applied for estimating the degree of viscoelastic deterioration of blood vessel walls, which is dominated by a time-dependent mechanism, and for the diagnosis of aneurysm accompanied by the viscoelastic deterioration of the blood vessel wall. In these theories, new mechanical indexes were derived as dominant factors for predicting the life of fatigue crack growth and the time-dependent fracture of notched specimens of materials such as hydrogen embrittlement and high-temperature creep. Furthermore, as an example of a practical application, these theories were applied to estimate the degree of viscoelastic deterioration and chaotic motions of blood vessel walls, which are closely related to blood vessel diseases such as atherosclerosis and aneurysm. Moreover, new indexes to diagnose them were also proposed for clinical applications.     

线偏振周期量级脉冲中H-强场光解离的不对称性

用数值求解含时薛定谔方程的方法研究了线偏振周期量级激光场中氢负离子光解离的不对称性．通过计算随载波-包络(CE)相位变化的光电子不对称参数,证实光电子分布的不对称性存在于氢负离子光解离过程中．在相同条件下,氢负离子最大不对称参数与氢原子的相等,而与之相应的CE相位却不相同,从而呈现出CE相位的移动．通过比较氢原子和无外场电子发现这种相位的移动敏锐受到库仑场的影响．进一步计算了在这些特殊CE相位上的瞬时电离率直观地呈现出周期量级脉冲光解离的不对称性.     

纵场磁体电源变流器均流分析

在纵场磁体电源变流器均流特性分析中，通过对桥臂分段和提取支路分布参数矩阵的方法，建立了大功率变流器桥臂的等效电路模型，计算了各个支路电流和变流器的均流系数。通过变流器的仿真模拟得到了桥臂电流演化，模型的仿真结果与理论计算基本一致，其均流系数均小于1.2的工程设计目标。     

Quantumness Measures for a System of Two Qubits Interacting with a Field in the Presence of the Time-Dependent Interaction and Kerr Medium

In this work, we introduce the standard Tavis-Cummings model to describe two-qubit system interacting with a single-mode field associated to power-law (PL) potentials. We explore the effect of the time-dependent interaction and the Kerr-like medium. We solve the Schrödinger equation to obtain the density operator that allows us to investigate the dynamical behaviour of some quantumness measures, such as von Neumann entropy, negativity and Mandel’s parameter. We provide how these entanglement measures depend on the system parameters, which paves the way towards better control of entanglement generation in two-qubit systems. We find that the enhancement and preservation of the atoms-field entanglement and atom-atom entanglement can be achieved by a proper choice of the initial parameters of the field in the absence and presence of the time-dependent interaction and Kerr medium. We examine the photons distribution of the field and determine the situations for which the field exhibits super-poissonian, poissonian or sub-poissonian distribution.     

基于OPNET的远程测试系统性能评估方法研究

针对通信网络对远程测试应用的支持性能评估问题,探讨了运用网络仿真对远程测试通信网进行仿真研究的具体流程。在一般进行网络仿真研究的工作流程基础之上,围绕远程测试应用要求的服务质量,给出了分析远程测试网络的性能指标,并重点介绍了利用OPNET建立远程测试通信网络模型及其业务流模型的方法。最后运用该方法对远程测试系统性能指标进行仿真和获取,验证了该仿真方法的有效性和可行性。     

Adaptive synchronization of hyperchaotic Lü system with uncertainty

This paper presents a novel adaptive control scheme for synchronization of the latest hyperchaotic Lü system. Based on the Lyapunov stability theory, a feedback controller and a parameter update law are designed for the synchronization of hyperchaotic Lfi systems with uncertainty. Numerical simulations are given to demonstrate the validity of the synchronization technique.     

Multiquadric Finite Difference (MQ-FD) Method and Its Application

The conventional finite difference (FD) schemes are based on the low order polynomial approximation in a local region. This paper shows that when the polynomial approximation is replaced by the multiquadric (MQ) function approximation in the same region, a new FD method, which is termed as MQ-FD method in this work, can be developed. The paper gives analytical formulas of the MQ-FD method and carries out a performance study for its derivative approximation and solution of Poisson equation and the incompressible Navier-Stokes equations. In addition, the effect of the shape parameter $c$ in MQ on the formulas of the MQ-FD method is analyzed. Derivative approximation in one-dimensional space and Poisson equation in two-dimensional space are taken as model problems to study the accuracy of the MQ-FD method. Furthermore, a lid-driven flow problem in a square cavity is simulated by the MQ-FD method. The obtained results indicate that this method may solve the engineering problem very accurately with a proper choice of the shape parameter $c$.     

基于层次Petri网的复杂装备保障流程分析方法

针对复杂装备保障流程约束条件多、动态性强、耦合严重、层次结构复杂的特点,提出了一种基于层次Petri网的流程分析方法;首先,分析了保障流程的层次化结构,采用着色时间约束Petri网,建立了包含保障人员、保障设备、保障空间等保障资源库所的层次化Petri网流程模型;然后,采用流程基本模型起始时间——流程子网起始时间——流程总时间的层次方法,设计了流程时间参数统计算法;最后,以某复杂装备系统保障流程为例,进行了实例分析,并通过与ExSpect软件Monte Carlo仿真对比验证了算法的有效性。     

Deep learning neural networks for the third-order nonlinear Schrödinger equation: bright solitons,breathers, and rogue waves

The dimensionless third-order nonlinear Schrödinger equation (alias the Hirota equation) is investigated via deep leaning neural networks. In this paper, we use the physics-informed neural networks (PINNs) deep learning method to explore the data-driven solutions (e.g. bright soliton, breather, and rogue waves) of the Hirota equation when the two types of the unperturbated and perturbated (a 2% noise) training data are considered. Moreover, we use the PINNs deep learning to study the data-driven discovery of parameters appearing in the Hirota equation with the aid of bright solitons.