散射和反射界面影响下水听器阵列超指向性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11604259
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2302.水声和空气动力声学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The contradiction between array size and performance for traditional arrays is becoming more and more prominent because of the quiet underwater targets and their radiated low-frequency noise. The superdirectivity theory is significantly attractive and have good potential of being applied in practice, because it can provide high directivity, good angular discrimination, and remarkable reduction of array aperture. Although the related researches are fruitful, an in-depth study of superdirectivity for hydrophone arrays in a practical environment is still desired. Actually, hydrophone arrays are always affected by scattering boundaries in their fixed platforms or reflecting boundaries in their deployed scenarios. This project is focused on developing superdirectivity models for hydrophone arrays in the presence of a scattering or a reflecting boundary. The specific superdirectivity expressions will be formulated based on the established sound scattering and reflecting models. Then, the robust superdirective methods will be proposed and the relations between its performance and boundary properties should be summarized. The experiments will be carried out and the results will be compared with the theoretical ones. The proposed robust superdirective methods should be further improved based on experimental results, which will be significant to enhance the performance of small hydrophone arrays in the presence of a scattering or a reflecting boundary and give theoretical guidelines to design new sonar systems.
随着水下目标的安静化、辐射噪声的低频化,传统水听器阵列的探测能力与其尺寸之间的矛盾越来越突出。超指向性可有效提高水听器阵列探测的信噪比增益和方位分辨力,且能大幅度减小阵列的尺度,具有很好的应用前景。虽然相关研究已取得丰硕成果,但仍然缺乏对实际环境中水听器阵列超指向性的研究。很多应用中,水听器阵列会受到安装平台和布放环境中存在的散射和反射界面的影响。本项目拟针对这一具体情况,通过构建散射和反射界面影响下的声场模型,给出水听器阵列超指向性解的具体形式,提出稳健处理方法,并总结其性能随散射和反射界面性质变化的规律。在仿真研究的基础上,进行实验验证,依据实验结果进一步优化稳健处理方法,为提高散射和反射界面影响下小尺度水听器阵列在分辨力、信噪比增益等方面的性能提供技术支撑,对我国新型声纳的设计具有重要意义。

结项摘要

实际水声应用中,水听器阵列会受到安装平台和布放环境中存在的散射和反射界面的影响。如果不考虑界面影响,超指向性方法的优越性能将难以保证。本项目深入研究了界面散射和反射声场的计算方法,建立了多种适用于界面影响下水听器阵列的超指向性模型,提出了一系列稳健优化方法,并进行了实验验证。主要研究成果包括:(1)研究和提出了圆柱形散射界面声场解析计算方法、任意散射界面边界元数值计算方法、复杂散射界面实验测量方法、平整反射界面声场解析计算方法。(2)建立了界面影响下水听器阵列的特征波束分解与综合、Gram-Schmidt模态波束分解与综合、波束图综合等三种超指向性模型,给出了界面影响下窄带和宽带超指向性的解析闭式解,提出了降秩和优化等稳健处理方法,获得了稳健超指向性结果。(3)针对圆柱形散射界面影响下的直线阵、圆柱阵和圆环阵,仿真研究了界面为刚性和弹性时超指向性方法的波束图、指向性和稳健性;针对直线阵,研究了刚性、压力释放和典型海底等三种不同性质反射界面影响下超指向性方法的波束图、指向性和稳健性。(4)研究了超指向性方法的指向性和稳健性随阵列与界面距离、界面材料特性等因素的变化规律。.本项目完成了所有预期研究内容,取得了丰硕成果。在本项目的支持下,发表论文17篇,其中SCI论文7篇,申请专利5项,完成专著1部。项目部分研究内容得到了消声水池实验的验证,相关方法已应用于海洋环境噪声测量、水下目标探测等领域,取得了良好的应用效果。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(5)
Array gain for a conformal acoustic vector sensor array: An experimental study
共形声矢量传感器阵列的阵列增益:实验研究
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/25/12/124318
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Yong Wang;Yixin Yang;Zhengyao He;Bo Lei;Chao Sun;Yuanliang Ma
  • 通讯作者:
    Yuanliang Ma
Design of unidirectional acoustic probes with flexible directivity patterns using two acoustic particle velocity sensors
使用两个声粒子速度传感器设计具有灵活方向性模式的单向声学探头
  • DOI:
    10.1121/1.5044640
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wang, Yong;Yang, Yixin;Yu, Shiduo
  • 通讯作者:
    Yu, Shiduo
圆柱阵子阵分级处理的稳健超指向性波束形成方法
  • DOI:
    10.15949/j.cnki.0371-0025.2018.04.020
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    声学学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱少豪;汪勇;杨益新
  • 通讯作者:
    杨益新
质点振速传感器直线阵超指向性波束形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用声学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱少豪;汪勇;杨益新
  • 通讯作者:
    杨益新
圆柱阵特征波束分解与综合超指向性波束形成方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    水下无人系统学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱少豪;杨益新;汪勇
  • 通讯作者:
    汪勇

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其他文献

镇江地区主要NW向断裂的第四纪活动性
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0253-4967.2021.01.009
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鹏;许奎;范小平;张媛媛;汪勇;郝景润
  • 通讯作者:
    郝景润
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    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    汪勇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    王晓利;杜敬;张军科;汪勇
  • 通讯作者:
    汪勇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
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  • 作者:
    杜木香;梁珊;黄玉;庄晓慈;李爱军;汪勇
  • 通讯作者:
    汪勇
西藏纳木错现代沉积速率的空间分布特征及近60年来的变化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    第四纪研究
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王君波;朱立平;汪勇;高少鹏;Gerhard Daut
  • 通讯作者:
    Gerhard Daut

其他文献

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相似海外基金

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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

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          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]
      
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