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| 編輯推薦： |
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本书是一本引领科技前沿，探索未知世界的 指南。本书深入浅出地介绍了瞬态物理场的基本概念、阵列化探测技术的原理与实践，以及其在成像领域的创新应用。作者凭借其深厚的理论功底和丰富的实践经验，将复杂的科学原理转化为易于理解的语言，为读者提供了一条掌握瞬态物理场阵列化探测成像方法的捷径。无论你是科研工作者、工程师还是技术爱好者，这本书都将是你拓宽视野、激发创新灵感的宝贵资源。强烈推荐给追求科技进步、渴望探索未知的你！
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| 內容簡介： |
本书围绕爆炸中震动、冲击、声等瞬态物理“场”测试的新理论、新方法，聚焦特殊及恶劣环境下的多模态信息获取、大动态宽频谱条件下多谱信息融合成像、三维动态高分辨率图像重建及可视化、轻量型小样本网络异常目标识别等“场”测量过程中关键科学问题，重点介绍了震动场、冲击波场、声场等物理场反演成像中，从阵列化信息探测、获取、传输以及目标提取、识别、建模、成像、定位和评价等全过程的相关基础知识和最新进展，以及作者在该领域从事的课题和主要成果。具体包括6章内容： 第1章介绍瞬态物理场中震动波、冲击波和声波等物理信信相关波动理论； 第2章介绍瞬态物理场分布式信息获取系统设计方法； 第3章介绍阵列化信号预处理及特征参数提取方法； 第4章介绍瞬态震动场逆时成像方法； 第5章介绍瞬态冲击波场时空重建方法； 第6章介绍瞬态声场成像及智能识别方法。
本书可作为从事信息探测与处理、图像处理与计算成像、智能感知与处理等领域研究人员及工程技术人员的参考资料。
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| 目錄：
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第1章瞬态物理场相关理论
1.1课题研究背景和意义
1.2瞬态物理场波动理论
1.2.1地下震动场动力学特性分析
1.2.2空中冲击波传播特性
1.2.3空中声场传播特性分析
1.3瞬态物理场反演成像理论
1.3.1层析成像理论基础
1.3.2走时层析成像模型
1.3.3迭代重建算法
1.4本章小结
第2章瞬态物理场分布式信息获取系统设计
2.1分布式获取系统总体方案设计
2.2分布式获取系统硬件系统设计
2.2.1传感器选型
2.2.2调理电路设计
2.2.3模数转换模块设计
2.2.4数据存储模块设计
2.2.5数据传输模块设计
2.2.6芯片主控模块设计
2.2.7硬件系统PCB设计
2.3分布式获取系统软件程序设计
2.3.1软件系统总体方案
2.3.2PL部分设计
2.3.3PS部分设计
2.3.4基于LMS的信号滤波器设计
2.3.5瞬态物理场重建参数硬件提取方法
2.4本章小结
第3章阵列化信号预处理方法
3.1阵列化信号有效性分析
3.1.1欧氏距离
3.1.2马氏距离
3.1.3相关系数
3.2非平稳信号预处理方法
3.2.1经验模态分解
3.2.2变分模态分解
3.2.3自适应噪声的完整集合经验模态分解
3.2.4改进的自适应噪声的完整集合经验模态分解
3.2.5仿真验证
3.3非平稳信号时频谱分析方法
3.3.1基于小波变换的时频分析方法
3.3.2基于短时能量和短时过零率的时频谱图分析
3.4瞬态物理场特征参数提取方法
3.4.1特征参数提取流程
3.4.2声谱图
3.4.3对数梅尔谱图
3.4.4梅尔倒谱系数
3.5本章小结
第4章瞬态震动场逆时成像方法
4.1地下浅层随机介质反演建模
4.1.1波速特征
4.1.2介质弹性特征
4.1.3介质的复杂性
4.1.4随机介质建模原理
4.1.5基于地下浅层典型介质结构的建模
4.1.6基于地下浅层层状介质结构的建模
4.1.7地下浅层速度场建模
4.2震动场的逆时反演成像
4.2.1基于振幅叠加的震源定位模型重建方法
4.2.2基于SRP的震源定位模型重建方法
4.2.3基于改进SRP的震源定位模型重建方法
4.2.4能量场重建精度评价方法
4.2.5能量场重建结果及对比分析
4.3震动场传感器阵列优化布设
4.3.1基于GDOP的传感器优化布设
4.3.2基于FK聚束的传感器优化布设
4.4本章小节
第5章瞬态冲击波场时空重建方法
5.1初始模型构建
5.1.1冲击波超压经验公式
5.1.2模型对比分析
5.2解算模型
5.2.1压缩感知理论
5.2.2空间约束联合字典学习的重建算法
5.3冲击波全时空重建
5.3.1冲击波超压时空推演模型
5.3.2三维冲击波超压场时空可视化
5.4仿真实验及结果评价
5.4.1三维冲击波场重建
5.4.2重建效果评价
5.5本章小结
第6章瞬态声场成像及智能识别方法
6.1基于迁移学习的小样本条件下声源识别方法
6.1.1多尺度频谱位移密集神经网络
6.1.2基于迁移学习的网络训练方法
6.1.3实验结果及分析
6.2基于知识蒸馏的声源快速识别方法
6.3实验结果及分析
6.3.1实验设计
6.3.2消融实验
6.3.3实验对比
6.4声传感器阵列优化布设
6.4.1声传感器阵列的几何形状
6.4.2基于QPSO的声传感器阵列结构优化
6.5本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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随着高端装备智能制造、武器装备智能化、数字医疗装备、人工智能等国家、国防及各省（自治区、直辖市）“十四五”发展规划的推出，多维信息探测与重建实现了跨越式发展。现有信息感知技术对于震动、压强、声波、应力等众多物理信号的测试仍以点、线模式体现，导致无法直观再现测试环境以及测试场的分布，极易导致判断主观化和片面化。其次，对于目前的直接二维成像模式，所获得的信息无法全面覆盖波长信息、方向信息、深度信息等全光函数，导致流场、温度场、光场、冲击波场等部分物理场信息不可测，无法实现一些特异目标的有效识别。针对此问题，本书结合非规则阵列探测、全聚焦反演成像方法以及深度/迁移学习的轻量化优势，开展了震动波、冲击波、声波等多模多维阵列化“场”测量的新理论新方法研究，形成了震动、冲击和声等多物理参量信息的获取、传输、处理、反演以及系统和工程化全过程的技术体系和方法，突破从点测试向场测试的跨越，满足我国智慧城市、智慧医疗、装备检测和物联网、大数据等新兴信息产业升级的发展需求。
本书总结了作者和团队近5年的研究成果，介绍了震动场、冲击波场和声场反演成像中，从阵列化信息探测、获取、传输以及目标提取、识别、建模、成像、定位和评价等全过程的相关基础知识和最新进展。全书共6章，第1章介绍冲击、震动、声音等瞬态物理场相关波动理论； 第2章介绍阵列化多模信息获取系统的硬件设计方法，对信息传感模块、震动参数数据获取模块、片上滤波器、参数提取器、状态转换机进行了详细阐述； 第3章介绍阵列化信号数据一致性及有效性评价、信号预处理以及初至波到时、极化角度等特征参数提取方法； 第4章介绍瞬态震动场逆时成像方法，并对速度场建模、能量场逆时重建算法进行了详细介绍，从爆炸震动波波速特征、介质弹性特征、介质密度和复杂性的角度，探讨了地下空间的成像效果； 第5章介绍瞬态冲击波场时空重建算法，以走时层析为理论基础，建立了三维各向异性场的射线追踪模型，稀疏矩阵求解模型； 第6章介绍瞬态声场成像及智能识别方法，采用轻量化网络及硬件加速技术，实现了瞬态声源识别。
本书的出版得到了国家自然科学基金青年科学基金(NO.61901419)、国家自然科学基金面上科学基金(NO.62271453)、国防基础加强技术领域基金等项目支持，同时感谢郭锦铭、孙袖山、孙泽鹏、庞珂、刘晓佳、郭陈莉、张鑫、刘瑞等硕士为本书提供了重要素材。
由于作者水平有限，而且该领域不断发展，书中难免存在遗漏和不当之处，敬请专家、学者批评指正。
著者
2024年1月
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