青島科技大學王景景獲國家專利權
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龍圖騰網(wǎng)獲悉青島科技大學申請的專利基于改進Mamba網(wǎng)絡的水聲信號波達方向估計方法獲國家發(fā)明授權專利權,本發(fā)明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119885108B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產權局官網(wǎng)在2025-08-26發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉:該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為:202510368444.9,技術領域涉及:G06F18/27;該發(fā)明授權基于改進Mamba網(wǎng)絡的水聲信號波達方向估計方法是由王景景;宋佳洋;劉釗;楊玉磊;隋媛;唐澳;徐凌偉;欒雯惠設計研發(fā)完成,并于2025-03-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于改進Mamba網(wǎng)絡的水聲信號波達方向估計方法在說明書摘要公布了:本發(fā)明屬于水聲陣列信號處理領域,具體涉及一種基于改進Mamba網(wǎng)絡的水聲信號波達方向估計方法,步驟1:建立水聽器陣列模型,對信源信號進行獨立采樣,計算信號的協(xié)方差矩陣,分離協(xié)方差矩陣的實部與虛部,拼接處理后的協(xié)方差矩陣再進行歸一化處理作為數(shù)據(jù)集訓練模型;步驟2:搭建基于Mamba網(wǎng)絡的輕量化模塊,對協(xié)方差矩陣進行壓縮,調整維度,獲取信息的關聯(lián)性,混合所有時間步的信號,輸出信號的特征譜圖;步驟3:對特征譜圖使用CBMA模塊進行處理,通過全連接層調整維度后使用Sigmoid函數(shù)來輸出對應波達方向的估計值;步驟4:將模型級聯(lián),使用數(shù)據(jù)集進行訓練,調整參數(shù),利用訓練好的模型對未知信號進行波達方向估計。降低運算復雜度,更加適應水下環(huán)境。
本發(fā)明授權基于改進Mamba網(wǎng)絡的水聲信號波達方向估計方法在權利要求書中公布了:1.一種基于改進Mamba網(wǎng)絡的水聲信號波達方向估計方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1:建立水聽器陣列模型,對信源信號進行獨立采樣,計算信號的協(xié)方差矩陣,分離協(xié)方差矩陣的實部與虛部,對其在垂直維度上進行拼接處理,得到大小為2M×M的矩陣,對拼接處理后的協(xié)方差矩陣再進行歸一化處理作為數(shù)據(jù)集訓練模型,所述建立水聽器陣列模型,對信源信號進行獨立采樣包括: 步驟1-1:在水下垂直布放陣元數(shù)為M的均勻線性水聽器陣列,每一陣元對應單獨的一個通道,陣元間距為d且小于信號半波長; 步驟1-2:根據(jù)第m個陣元與前一個陣元存在的波程差D,計算出延時差,其中,表示聲速,,其中表示所有可能來波方向的入射角度; 步驟1-3:根據(jù)延時差,得到第m個陣元的相位差為:,其中,表示載波的波長,表示虛數(shù)單位,表示信號的頻率,表示在來波方向上的入射角度,e表示自然常數(shù); 步驟1-4:第m個陣元在水下噪聲的影響下,接收到的信號表示為:,其中,為第m個陣元接收的噪聲,表示當前來波方向,表示空間中所有可能來波方向,表示第個窄帶信號源; 步驟1-5:將步驟1-4中的信號使用矩陣表示為: ,其中,表示信號矩陣,表示噪聲矩陣,,表示信號的流型矩陣,T表示時間段; 所述計算信號的協(xié)方差矩陣的公式為:,其中,表示信號的協(xié)方差矩陣,表示輸入矩陣,則表示該矩陣的共軛轉置,對于有限長的信號,可由在個時刻進行快照采樣獲得的來表示,其表達式可寫為: ,為了避免特征丟失,保留信號的完整性,將分離為實部和虛部,其表達式為: , , 對于一個M個陣元的陣列,得到了大小均為的實部矩陣和虛部矩陣,對其在垂直維度上進行拼接處理,得到大小為2M×M的矩陣; 所述歸一化處理包括對拼接后的結果進行min-max歸一化處理,,其中,表示歸一化處理后的信號,S表示歸一化處理前的信號,和表示載波周期內信號的最大值和最小值; 步驟2:搭建基于Mamba網(wǎng)絡的輕量化模塊,對歸一化的協(xié)方差矩陣進行壓縮,調整維度,獲取不同時刻信息的關聯(lián)性,通過門控機制動態(tài)控制輸出權重,混合所有時間步的信號,捕捉信號深層次特征,輸出信號的特征譜圖,所述混合所有時間步的信號包括:對于每個時刻的信息,引入時間混合的方法,對于輸入,其中表示批量大小,表示序列長度,表示隱藏維度,時間混合表示為,其中,表示逐元素相乘,表示可學習的時間參數(shù),表示時間上的移動操作,綜合時間步長的影響,時間混合輸出可表示為:,時間步長采用指數(shù)衰減的方式,大小可學習,由優(yōu)化器進行動態(tài)分配,自適應地調整每個時間步長; 步驟3:對所述特征譜圖使用CBAM模塊進行處理,捕捉深層次特征之間的關聯(lián)性,對重要特征加以注意,通過全連接層調整維度后使用Sigmoid函數(shù)來輸出對應波達方向的估計值; 步驟4:將步驟2和3的模型進行級聯(lián),使用步驟1中的數(shù)據(jù)集進行訓練,在訓練過程中調整參數(shù),模型訓練完畢后利用訓練好的模型對未知信號進行波達方向估計。
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