基于粒子滤波和希尔伯特-黄变换理论的水声信号处理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51709228
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1102.船舶工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Based on particle filter theory and the Hilbert Huang transform theory, some research will be performed. Those include noise reduction, feature extraction and classification of underwater acoustic signal. (1) Typical characteristics of underwater acoustic signal are non-linear and non-stationary. Underwater acoustic signal is produce with the complex formation mechanism, so it is very difficult to establish an accurate mathematics model. In order to solve the problem, a modeling method of underwater acoustic signal based on genetic algorithm is proposed. By the proposed method, explicit mathematical expressions of underwater acoustic signal can be given. However, existing modeling methods do not have this ability. (2) Based on the algorithm principle about particle filter and the mathematical model of real underwater acoustic signal, the noise reduction method of underwater acoustic signal is proposed. The feasibility and validity of the proposed method are proved by the experiment of measured underwater target signals. The results will provide particle filter algorithm with their first taste of underwater acoustic field, also provide a new method for noise reduction of underwater acoustic signal. (3) Applying the improved Hilbert-Huang transform, feature extraction and classification for underwater target signals is discussed. Different types of measured underwater target signals are chosen as sample data. Some feature parameters which can reflect the essential characteristics of the signal are extracted and applied to the classification of underwater target signals. These features include (i) the center frequency of the strongest intrinsic mode function, (ii) the energy difference between the high and low frequency, (iii) the instantaneous energy variation range, (iv) time-frequency entropy, (v) the higher-order cumulant, and so on. Those may offer a good solution for automatic recognition of underwater targets.
以粒子滤波和希尔伯特-黄变换理论为基础,研究水声信号的降噪、特征提取以及利用特征参数进行水下目标的分类。1) 针对水声信号形成机理复杂难以建立准确的数学模型问题,研究基于遗传算法的水下目标信号的非线性建模方法,这将解决以往的水声信号建模方法中都未给出明确的数学表达式这一问题。2) 依据遗传算法建立的水下目标信号的非线性模型,提出基于粒子滤波的水声信号降噪方法,通过实测水声信号验证该方法的有效性,这将把粒子滤波的应用拓展到水声领域,为水声信号的降噪提供一种新思路。3) 利用改进的希尔伯特-黄变换理论对降噪后的实际水声信号进行特征提取和分类研究。以不同类别、一定数量的实测水下目标信号为样本,讨论他们的最强固有模态函数中心频率、高低频能量差、瞬时能量变换范围等特征参数的计算方法,提取能反映出水下目标信号本质特征的参数,并据此开展水下目标的分类研究,这将为水下目标的自动识别提供重要的参考价值。

结项摘要

水声信号处理是海洋领域乃至信息领域最为活跃的学科之一,也是未来反潜战和水声对抗装备发展中的关键技术。本课题利用粒子滤波、经验模态分解、混沌理论和混沌振子对水声信号处理进行了深入系统的研究。具体研究成果包括:(1)提出了水声信号建模方法,解决以往的水声信号建模方法中未给出明确的数学表达式这一问题。(2)提出了6种水声信号降噪方法,能够进一步消除噪声,混沌吸引子更加平滑清晰。(3)提出了3种水声信号特征提取方法,提高了舰船辐射噪声的识别能力。(4)提出了5种水声信号预测方法,取得了较高的预测精度。(5)提出了2种水声信号检测方法,提高了检测效果,降低了计算复杂度。利用现有海试数据验证了方法的有效性。该项目的研究在解决水下目标信号的降噪、特征提取、预测和检测方面取得一定进展,将提高水下典型目标(潜艇、舰艇等)的探测能力。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Prediction of underwater acoustic signals based on ESMD and ELM
基于ESMD和ELM的水声信号预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Indian Journal of Geo Marine Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guohui Li;Siliang Wang;Hong Yang
  • 通讯作者:
    Hong Yang
A New Detecting Method for Underwater Acoustic Weak Signal Based on Differential Double Coupling Oscillator
基于差分双耦合振子的水声微弱信号检测新方法
  • DOI:
    10.1109/access.2021.3052057
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Guohui Li;Jiuyang Cui;Hong Yang
  • 通讯作者:
    Hong Yang
A Hybrid Model for Monthly Precipitation Time Series Forecasting Based on Variational Mode Decomposition with Extreme Learning Machine
基于变分模态分解与极限学习机的月降水时间序列预测混合模型
  • DOI:
    10.3390/info9070177
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    INFORMATION
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Li, Guohui;Ma, Xiao;Yang, Hong
  • 通讯作者:
    Yang, Hong
A New Denoising Method for Underwater Acoustic Signal
一种新的水声信号去噪方法
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3035403
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yang, Hong;Li, Lulu;Li, Guohui
  • 通讯作者:
    Li, Guohui
A denoising method for ship radiated noise based on Spearman variational mode decomposition, spatial-dependence recurrence sample entropy, improved wavelet threshold denoising, and Savitzky-Golay filter
基于Spearman变分模态分解、空间相关递归样本熵、改进小波阈值去噪和Savitzky-Golay滤波器的船舶辐射噪声去噪方法
  • DOI:
    10.1016/j.aej.2021.01.055
  • 发表时间:
    2021-02-21
  • 期刊:
    ALEXANDRIA ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Yang, Hong;Cheng, Yuanxun;Li, Guohui
  • 通讯作者:
    Li, Guohui

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

关键参数自适应灌浆测控系统的研制与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐力生;徐蒙;姚翠霞;杨宏
  • 通讯作者:
    杨宏
基于EKF的新混沌系统滤波方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    系统工程与电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李国辉;李亚安;杨宏
  • 通讯作者:
    杨宏
分布式吴方法计算模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    软件学报,Vol.16(3), P.384-391,2005
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武永卫;杨广文;杨宏;郑纬民
  • 通讯作者:
    郑纬民
一种波束成形的分组空时编码系统检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西安电子科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易克初;杨宏;李晓辉;黑永强
  • 通讯作者:
    黑永强
吲哚菁绿荧光成像在全腹腔镜远端胃癌根治术中的应用
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-8179.2020.05.471
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国肿瘤临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘茂兴;邢加迪;徐凯;谭非;杨宏;张成海;张楠;王早早;崔明;苏向前
  • 通讯作者:
    苏向前

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码