天坛圜丘台声学现象的新发现及其解释

１９５３年汤定元院士在科学通报上撰文对天坛声学现象进行了研究，成为我国教科书和各类科普读物关于天坛声学现象的传统解释。我们的研究成果表明传统解释有些与现象相悖。通过现场测试、分析和计算对天坛圜丘台声学现象作新的解释。     

浅水海豚三维空间定位与发声源级测量

详细阐述了单水听器和水听器阵列进行海豚定距定位的几何模型,以及利用不同接收通道间的时延差计算空间坐标的方法,结合实验数据计算了海豚在水中的三维空间坐标和回声定位信号的声源级,并开展了海豚运动轨迹追踪分析。结果表明,相对于单水听器,水听器阵列对测量环境和海豚行为的限制较少,但对采集设备的同步性和硬件连接有较高要求。误差分析表明水听器阵列在大于3 m的距离,定位误差可降低到5%以下。研究结果为精确计算海豚发声源级及海豚的声呐性能及行为研究提供了技术支撑。      

Features of underwater echo extraction based on the stationary wavelet transform and singular value decomposition

A feature extraction method of underwater echo is proposed, which uses the redundancy property of SWT (the Stationary Wavelet Transform) and the steady property of SVD (Singular Value Decomposition). Since using singular values of SWT coefficients matrix as feature vectors, with the K-L transform to multi-subspace signal obtained from SWT, it is a feature compression method essentially. In contrast to the method of sub-bands energy feature based on discrete orthogonal wavelet transform (DWT), better results of lake trial data are acquired with this method: (1) Under the same sample and distance within-class, distance between-class is larger than former; (2) Correct recognition rates are also higher than former, whether the training and testing samples are chosen from the same lake trail or not; (3) Sample sets varying, the variation range of correct recognition rates is far less than the former. Thus this method can obtain more robust, effective features and better correct recognition results.     

CS-100型回声测深仪通过鉴定

船舶总公司第七研究院七二六研究所开发的多功能、高精度、全国产化的CS-100型回声测深仪,于1990年12月17—19日由船舶总公司第七研究院主持了鉴定。来自全国有关的科研、使用等27个单位的50多名专家和技术人员代表参加了鉴定会。 CS-100型回声测深仪的主要技术性能为: 工作频率:218kHz。测深范围:0.5—100m。测量精度:记录式:±0.5％±0.05m,数字式:±0.5％±0.1m。声速修正:1400—1560m/s。浅水报警:0—9.9m,可自行设定,声、光同时报警,并可自动消除声报警。工作电源:直流24V±(10—15)％,1.5A。     

储备池状态空间重构与混沌时间序列预测

分析了现有的基于回声状态网络(ESN)的迭代预测方法，指出了该方法在理论上存在的问题以及应用中存在的障碍.提出了一种基于储备池的直接预测方法，该方法利用预测原点和预测时域之间的关系直接构建预测器，因此可以预先对预测器的稳定性施加约束，从而避免了在迭代预测方法中由于网络回路闭合而产生的稳定性问题.在仿真中，首先以Lorenz时间序列为例分析了迭代预测方法在闭合回路前后储备池的变化情况，然后通过Mackey-Glass标杆问题的测试验证了直接预测方法的可行性.     

Single—Shot Magnetic Resonance Imaging of a Moving Object Based on the High—Speed Spiral—Scan Echo Planner Technique at 4.7T

The single-shot spiral magnetic resonance imaging (MRI) technique was implemented and optimized on a Bruker Biospec 47/30 scanner.The technique includes the pulse sequence for generation and detection of the k-space MRI signal (free induction decay (FID)),and PC-based programs for the data grid and image reconstruction.The temporal resolution is 70ms (14images per second),which consists of a data acquisition time as short as 13.7ms,a spin-echo time of 13.6ms and a magnetization recovery time of 43ms.This makes it possible to take real-time images of moving objects.The technique is demonstrated using a pendulum (tube) filled with water.     

两阶段复数谱卷积循环网络立体声回声消除

提出了一种两阶段复数谱卷积循环网络(CRN)的立体声回声消除(SAEC)算法,该算法无需对立体声信号进行去相关,因而能够在保证立体声音质和空间感的同时,解决自适应滤波SAEC算法非唯一解问题。所提算法采用两个阶段进行回声消除,第一阶段根据传声器接收信号和参考信号估计回声信号,第二阶段将估计回声信号作为先验信息,联合传声器接收信号作为输入特征,估计近端语音。相对于单阶段CRN算法,该方法能够提高网络对回声和近端语音的区分度,有助于近端语音的提取。另外,网络的输入特征和训练目标均采用复数谱,降低了近端语音的相位估计误差,因而可以进一步提升算法性能。实验表明,基于两阶段复数谱CRN的SAEC算法在单端讲话时的回声抑制量和双端讲话时的语音质量都明显优于传统算法以及单阶段CRN算法。      

水声无源材料回声降低测量时反聚焦方法

提出了利用时间反转(时反)聚焦技术的水声无源材料回声降低测量方法。首先实现有界水声环境下有、无试样接收信号的时反聚焦,然后利用聚焦信号测量试样反射系数,最后通过标准试样对反射系数进行修正,从而得到试样的回声降低测量值。在小型水池中进行了铝板试样和钢板试样回声降低的测量,铝板试样的尺寸为1.1m×1.0×0.005m,测量频率范围为3~20kHz,钢板试样尺寸与铝板试样相同,测量频率范围为0.5~20kHz,测量结果经修正后与平面波理论计算值基本一致,和理论计算值的相对误差小于10%,扩展不确定度小于1.5dB。本方法采用时反原理实现了接收信号的空时聚焦,提高了测量信混比,因此适用于非自由场环境下无源材料回声降低的测量试验,尤其适用于低频的回声降低测量。      

心理声学模型及其在MP3编码中的应用

心理声学模型是音频感知编码的核心部分,其直接影响着音频编码的质量及压缩比.基于心理声学的基本原理、绝对听觉阈值、掩蔽效应及临界频带等相关内容,并结合心理声学的数学表达,按照MP3标准编码程序中的各个模块来详细分析算法流程.最后通过相应算法来描述预回声产生机理及其在MP3编码中的抑制方法.     

一种基于误差补偿的多元混沌时间序列混合预测模型

针对多元混沌时间序列的预测问题, 考虑到单纯改进储备池算法无法明显地提高预测精度, 提出一种基于误差补偿的时间序列混合预测模型. 实际观测的数据既包含线性特征又包含非线性特征. 首先利用自回归移动平均模型预测线性特征, 使得残差数据仅含非线性特征; 然后, 建立正则化回声状态网络模型预测; 最后, 将非线性部分的预测值与线性部分的预测值相加, 以实现高精度的多元混沌时间序列预测. 基于Lorenz和太阳黑子-黄河径流量时间序列的仿真实验验证了本文所提模型的有效性. 关键词： 回声状态网络 混沌 多元时间序列预测 误差补偿