Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng mảng cảm biến thu tín hiệu thủy âm trong vùng biển nông

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
PHAN HỒNG MINH 
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG 
MẢNG CẢM BIẾN THU TÍN HIỆU THỦY ÂM TRONG 
VÙNG BIỂN NÔNG 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Hà Nội - 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ 
PHAN HỒNG MINH 
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG 
MẢNG CẢM BIẾN THU TÍN HIỆU THỦY ÂM TRONG 
VÙNG BIỂN NÔNG 
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử 
Mã số: 9 52 02 03 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC̣: 
1. TS. PHAN TRỌNG HANH 
2. TS. VŨ VĂN BINH 
Hà Nội - 2020 
 i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số 
liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố 
trong bất kỳ công trình nào khác. 
Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2020 
 TÁC GIẢ 
 Phan Hồng Minh 
 ii 
MỤC LỤC 
Trang 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................... v 
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................. ix 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................... x 
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 
1 CHƢƠNG 1: MẢNG CẢM BIẾN THỦY ÂM VÀ VẤN ĐỀ NÂNG CAO 
CHẤT LƢỢNG MẢNG Ở VÙNG BIỂN NÔNG ............................................ 5 
1.1 Tổng quan mảng cảm biến thủy âm ................................................... 5 
1.1.1 Mô hình mảng cảm biến .................................................................. 5 
1.1.2 Mảng cảm biến và hệ thống sonar thủy âm thụ động ..................... 7 
1.2 Vùng biển nông và các đặc trƣng cơ bản ......................................... 12 
1.2.1 Khái niệm vùng biển nông ............................................................ 12 
1.2.2 Hiệu ứng phản xạ đa đƣờng trong vùng biển nông....................... 12 
1.2.3 Ảnh hƣởng tham số của biển nông đến chất lƣợng của hệ thống 
sonar thủy âm thụ động............................................................................ 16 
1.3 Một số giải pháp nâng cao chất lƣợng mảng cảm biến. ................... 17 
1.3.1 Tối ƣu hóa cấu trúc hình học của mảng ........................................ 17 
1.3.2 Kỹ thuật tạo búp sóng mảng cảm biến .......................................... 19 
1.3.3 Xử lý tín hiệu mảng cảm biến ....................................................... 20 
1.4 Vấn đề nâng cao chất lƣợng mảng cảm biến thủy âm và hƣớng 
nghiên cứu của luận án ................................................................................ 22 
1.4.1 Các nghiên cứu liên quan đã công bố ........................................... 22 
1.4.2 Yêu cầu và hƣớng nghiên cứu của luận án ................................... 27 
1.4.3 Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án ............................................... 29 
1.5 Kết luận chƣơng 1 ............................................................................ 30 
 iii 
2 CHƢƠNG 2: GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG TÍN HIỆU 
TRÊN CƠ SỞ TẠO BÚP SÓNG MẢNG TÙY BIẾN ................................... 31 
2.1 Kỹ thuật tạo búp sóng mảng cảm biến ............................................. 31 
2.1.1 Tạo búp sóng với mảng thẳng ....................................................... 33 
2.1.2 Tạo búp sóng mảng cảm biến có cấu trúc hình học khác nhau .... 41 
2.2 Tạo búp sóng thích nghi cho mảng cảm biến ................................... 47 
2.2.1 Mô hình và phƣơng pháp tạo búp sóng thích nghi ....................... 47 
2.2.2 Tạo búp sóng thích nghi Frost....................................................... 49 
2.3 Giải pháp xử lý đa đƣờng trên cơ sở tạo búp sóng mảng tùy biến .. 52 
2.3.1 Tạo búp sóng tùy biến với mảng phẳng ........................................ 52 
2.3.2 Tính toán và tùy biến mảng để giảm ảnh hƣởng đa đƣờng .......... 56 
2.4 Đánh giá hiệu quả phƣơng pháp tạo búp sóng mảng tùy biến ......... 60 
2.4.1 Triệt giảm tạp ồn của tín hiệu ....................................................... 60 
2.4.2 Nâng cao độ lợi tín hiệu với mảng tùy biến .................................. 65 
2.5 Kết luận chƣơng 2 ............................................................................ 66 
3 CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU MẢNG CẢM BIẾN THỦY 
ÂM TRONG VÙNG BIỂN NÔNG ................................................................ 68 
3.1 Xây dựng giải pháp .......................................................................... 68 
3.1.1 Mô hình xử lý tín hiệu ................................................................... 68 
3.1.2 Đề xuất giải pháp xử lý tín hiệu .................................................... 69 
3.2 Phân tích các phần tử độc lập ICA với mảng tùy biến..................... 72 
3.2.1 Kỹ thuật phân tích các phần tử độc lập ICA ................................. 72 
3.2.2 Xử lý tín hiệu ICA nâng cao chất lƣợng định vị mục tiêu ............ 76 
3.3 Giải tích chập mù đa kênh ................................................................ 85 
3.3.1 Mô hình giải tích chập mù đa kênh ............................................... 85 
3.3.2 Điều kiện giải tích chập mù đa kênh cho mảng cảm biến ............ 88 
3.3.3 Ứng dụng mạng nơ ron truyền thẳng để giải tích chập mù .......... 89 
 iv 
3.3.4 Huấn luyện mạng FFNNs tách tín hiệu mong muốn .................... 92 
3.3.5 Mô phỏng xử lý tín hiệu đa đƣờng với FFNNs ............................ 94 
3.4 Đánh giá hiệu quả giải pháp xử lý tín hiệu phức hợp ...................... 98 
3.4.1 Nâng cao tỷ số SNR và độ lợi sau xử lý ICA ............................... 98 
3.4.2 Nâng cao SNR và độ lợi sau xử lý với mạng nơ ron FFNNs ....... 99 
3.5 Kết luận chƣơng 3 .......................................................................... 100 
KẾT LUẬN ................................................................................................... 101 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .............. 104 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 105 
 v 
 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
Chữ thƣờng, in 
nghiêng 
Biến số (a, x, m,n, M, N) 
Chữ thƣờng, in đậm Véc tơ (a, I, P) 
Chữ hoa, in đậm Ma trận (A, X, S, H) 
[.]
* Toán tử liên hợp phức 
[.]
H
 Lấy chuyển vị 
A
-1 Phép lấy nghịch đảo ma trận 
⊗ Phép nhân chập ( 𝑧 𝑟 , 𝑡 ⊗ 𝑕 𝑟 , 𝑡 ) 
{.} Tập hợp giá trị một dãy số ( {xn (ti),n = 1,..., N} ) 
E{.} Phép lấy kỳ vọng (E{s} = A
-1
E{x} ) 
𝐱 Làm trắng hóa ma trận x 
GA Độ lợi mảng cảm biến 
r, 𝑟 Khoảng cách tƣơng đối của cảm biến và nguồn âm 
𝑧 𝑟 , 𝑡 Trƣờng áp suất âm (đầu vào của bộ cảm biến) 
𝑥 𝑟 , 𝑡 Đáp ứng không gian thời gian tín hiệu đầu ra 
𝑦 𝑟 , 𝑡 Nguồn âm 
Ψ 𝑟 , 𝑡 Đáp ứng môi trƣờng nƣớc 
ω, 𝑘 , t Tần số, số sóng đến và thời gian 
δ, d Khoảng cách giữa các cảm biến 
As(fi) Mật độ phổ công suất của s(ti) 
𝐷 𝑓, θ, ϕ Véc tơ quay của búp sóng chính 
𝜎𝑛
2 𝑓𝑖 Mật độ phổ công suất của nhiễu 
S Ma trận tƣơng quan tín hiệu ( 𝑺 𝑓𝑖 , θ, ϕ ) 
R(fi ) Không gian ma trân tƣơng quan của nhiễu 
( 𝑅𝑚𝑛 𝑓, 𝑑𝑛𝑚 . 𝑅𝜀 𝑓𝑖 = 𝜎𝑛
2 𝑓𝑖 𝑅𝜀 𝑓𝑖 ) 
τn(θ, ϕ) Thời gian trễ tín hiệu đến giữa các cảm biến 
θ ϕ Góc phƣơng vị, góc ngẩng 
c, f, λ Tốc độ, tần số, bƣớc sóng của âm trong nƣớc 
 Dđt Sai số truyền sóng âm 
 Dmt Sai số thăng dáng mức âm 
 Dtn Sai số lệch tâm nguồn âm 
 vi 
∆𝑓𝑚𝑡 Băng thông của máy thu 
H Độ sâu kênh âm 
aj1, aj2 , , ajN Hệ số suy giảm 
s1, s2,.., sN Nguồn âm 
pn Vị trí cảm biến thủy âm ( p1(x1,y1,z1) ) 
𝑎 Véc tơ chỉ hƣớng sóng đến 
k Số sóng đến (𝜔𝜏𝑛 = 𝐤
𝑇𝐩𝑛) 
𝐯𝐤(𝐤) Véc tơ đa tạp của mảng ( 𝑦(𝑡, 𝐤) = 𝒘
𝐻𝐯𝐤(𝐤)𝑒
𝑗𝜔𝑡 ) 
𝐵𝜃 𝜃 Búp sóng trong không gian θ ( 𝐵𝜃 𝜃 = 𝐰
𝐻𝐯𝜃 𝜃 ) 
𝑾 Trọng số của mảng (𝒘𝐻 ) 
ϒ.𝜓 𝜓 Hàm của tần số sóng trong không gian ψ 
NxM Số lƣợng hydrophone trong mảng 
BWNN Độ rộng búp tính từ điểm = 0 đến điểm = 0 của búp 
chính (Beamwith Null to Null) 
2D Hai chiều 
3D Ba chiều 
ADC Chuyển đổi tƣơng tự số 
A-NL Tạp âm môi trƣờng xung quanh (Ambient - Noise 
Level) 
ATR Kỹ thuật đảo thời gian nhân tạo (Artificial Time 
Reversal) 
BD Giải tích chập mù (Blind Deconvolution) 
DEMON Giải điều chế tách sóng đƣờng bao (Demodulation 
of Envelope Modulation On Noise) 
DI Chỉ số định hƣớng thu (Receiving Directivity 
Index) 
DSP Xử lý tín hiệu số (Digital Sig nal Processing) 
DT Xác lập ngƣỡng phát hiện (Detection Threshold) 
FFNWs Mạng nơ ron đƣờng tiến, hoặc lan truyền tiến 
(Feed-Forward Neural Networks) 
FFT Biến đổi Fourier nhanh 
 vii 
FIR Đáp ứng xung hữu hạn (Finite Impulse Response) 
GSC Triệt búp sóng phụ (Generalized sidelobe canceller) 
HDPR Đo xa thụ động trực tiếp theo phƣơng ngang 
(Horizontal Direct Passive Ranging) 
HPBW Độ rộng nửa công suất (half-power beamwidth) 
ICA Phân tích các phần tử độc lập (Independent 
Components Analysis) 
IIR Đáp ứng xung vô hạn (Infinite Impulse Response) 
LCMV Ràng buộc tuyến tính với phƣơng sai nhỏ nhất 
(Linearly Constrained Minimum Variance) 
LMS Trung bình bình phƣơng tối thiểu 
LOFAR Phân tích và ghi âm tần số tín hiệu thủy âm (Low-
Frequency Analysis and Recording) 
LTI Tuyến tính bất biến theo thời gian (Linear Time 
Invariant) 
MBD Giải tích chập mù đa kênh (Multi-Channel Blind 
Deconvolution) 
MISO Nhiều đầu vào một đầu ra (Multi Input Single 
Output) 
MVDR Đáp ứng không méo với phƣơng sai nhỏ nhất 
(Minimum Variance Distortionless Response) 
SIMO Một đầu vào nhiều đầu ra (Single Input Multi 
Output) 
SINR Tỷ số tín hiệu trên nhiễu cộng với tạp âm (Signal to 
Interference plus Noise Ratio) 
SL Mức công suất phát của nguồn âm (Projector 
Source Level) 
SL Mức công suất phát ra từ mục tiêu (Taget Source 
Level) 
S-NL Mức tạp âm nội bộ của thiết bị (Seft - Noise Level) 
SNR Tỷ số tín hiệu tạp âm 
STR Kỹ thuật đồng bộ đảo thời gian (Synthetic Time 
Reversal) 
 viii 
TDOA Thời điểm khác nhau của sóng tới (Time Diffirence 
Of Arrivals) 
TL(PL) Suy hao đƣờng truyền kênh âm (Transmission Loss/ 
Propagation Loss) 
ULA Mảng thẳng cách đều (Uniform Linear Arrays) 
 ix 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
Trang 
Bảng 2.1: Các kỹ thuật tạo búp sóng thông thường. ..................................... 33 
Bảng 2.2: Tính HPBW trong các không gian khác nhau. ............................... 41 
Bảng 2.3: Các kỹ thuật tạo búp sóng thích nghi. ........................................... 47 
Bảng 2.4: Độ lợi GA tại các góc hướng của mảng phẳng tùy biến. ............... 58 
Bảng 2.5: Độ lợi của mảng thường ULA theo 3 góc tới của tín hiệu. ............ 66 
Bảng 2.6: Độ lợi của mảng phẳng tùy biến theo 3 góc tới của tín hiệu. ........ 66 
Bảng 3.1: Vị trí các cụm hydrophone. ............................................................ 83 
Bảng 3.2: Tính toán định vị mục tiêu 1. .......................................................... 84 
Bảng 3.3: Tính toán định vị mục tiêu 2. .......................................................... 84 
Bảng 3.4: Tính toán định vị mục tiêu 3. .......................................................... 85 
Bảng 3.5: Tính toán tỷ số SNR để xác định độ lợi sau xử lý ICA. .................. 99 
 x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 
Trang 
Hình 1.1: Mô hình thu tín hiệu không gian thời gian của mảng cảm biến. ...... 6 
Hình 1.2: Mô hình cấu trúc hệ thống sonar thủy âm thụ động......................... 8 
Hình 1.3: Hiệu ứng đa đường ở vùng biển nông. ........................................... 13 
Hình 1.4: Mô phỏng hiệu ứng đa đường với 5 tia âm. ................................... 15 
Hình 1.5: Tín hiệu xung bị ảnh hưởng đa đường. .......................................... 15 
Hình 1.6: Búp sóng mảng thẳng có 5 phần tử. ............................................... 19 
Hình 1.7: Sơ đồ khối hệ thống xử lý tín hiệu mảng cảm biến. ........................ 20 
Hình 1.8: Mô hình giải tích chập mù sử dụng mạng nơ ron. ......................... 21 
Hình 1.9: Mô hình xử lý tín hiệu nâng cao chất lượng mảng cảm biến. ........ 29 
Hình 2.1: Mảng cảm biến và tạo búp sóng cho mảng. ................................... 31 
Hình 2.2: Mảng thẳng bố trí theo trục z. ........................................................ 33 
Hình 2.3: Búp sóng mảng thẳng ϒ(ψ): ψ = 2𝜋𝜆𝑑. 𝑐𝑜𝑠𝜃, 𝑁 = 11. ................ 37 
Hình 2.4: Búp sóng mảng thẳng |ϒ(ψ)| theo dB. ........................................... 38 
Hình 2.5: Búp sóng mảng thẳng |ϒ(ψ)| tính theo hàm loga (dB). ................. 38 
Hình 2.6: Búp sóng mảng thẳng ϒ(ψ) vẽ trong tọa độ cực (dB). ................... 39 
Hình 2.7: Búp sóng mảng thẳng ϒ(ψ) vẽ trong không gian 3D. .................... 39 
Hình 2.8: Độ rộng búp sóng chính. ................................................................ 40 
Hình 2.9: Búp sóng mảng tròn khi quay 0o. .................................................... 43 
Hình 2.10: Búp sóng mảng tròn khi quay 45o. ................................................ 43 
Hình 2.11: Búp sóng mảng phẳng 5x5 quay 0o............................................... 44 
Hình 2.12: Búp sóng mảng phẳng 5x5 quay 45o............................................. 44 
Hình 2.13: Búp sóng mảng trụ tròn 5x10 quay 0o. ......................................... 45 
Hình 2.14: Búp sóng mảng trụ tròn 5x10 quay 30o. ....................................... 45 
Hình 2.15: Búp sóng mảng cầu 42 phần tử quay [0,0]o. ................................ 46 
Hình 2.16: Búp sóng mảng cầu 42 phần tử quay [30,25]o. ............................ 46 
 xi 
Hình 2.17: Mô hình tạo búp sóng thích nghi của B. Widrow [39]. ................ 48 
Hình 2.18: Thuật toán tạo búp sóng Frost. .................................................... 49 
Hình 2.19: Tạo búp sóng thích nghi với thuật toán Frost. ............................. 52 
Hình 2.20: Cấu trúc hình học và chùm búp sóng mảng phẳng 5x7. .............. 53 
Hình 2.21: Búp sóng mảng thẳng 1x5. ........................................................... 54 
Hình 2.22: Búp sóng mảng phẳng đường tròn. .............................................. 55 
Hình 2.23: Búp sóng mảng phẳng hình thang. ............................................... 55 
Hình 2.24: Cấu trúc hình học của một số mảng phẳng. ................................. 56 
Hình 2.25: Búp sóng mảng thẳng 30 hydrophone. ......................................... 56 
Hình 2.26: Tạo búp sóng với 3 mảng thẳng độc lập 10 hydrophone. ............ 57 
Hình 2.27: Tạo búp sóng với 1 mảng thẳng và 2 mảng xoay 10o ................... 57 
Hình 2.28: Tùy biến thành 3 mảng và búp sóng mảng phẳng 4x6. ................ 60 
Hình 2.29: Búp sóng mảng thẳng 1x6 quay 180o và 1x5 quay 25o. ............... 60 
Hình 2.30: Một số tín hiệu âm thanh dưới nước sử dụng để mô phỏng. ........ 61 
Hình 2.31: Mảng thường ULA và mảng phẳng tùy biến. ............................... 62 
Hình 2.32: Tín hiệu hỗn hợp  ... làm việc ở vùng nƣớc nông. Theo 
đó, để giải quyết vấn đề hiệu ứng đa đƣờng, luận án đề xuất giải pháp xử lý 
kết hợp nhƣ sau: Một là đề xuất đƣợc mô hình mảng cảm biến có cấu trúc 
hình học phù hợp, kết hợp tạo búp sóng tùy biến nhƣ một bộ lọc không gian, 
tạo búp sóng thích nghi điều khiển búp sóng chính hẹp hƣớng về phía nguồn 
phát sẽ làm giảm tín hiệu đến từ các hƣớng khác, mục đích làm tăng độ lợi 
của mảng. Hai là xử lý tín hiệu theo mô hình giải tích chập mù đa kênh nhằm 
giảm sự ảnh hƣởng của hiệu ứng đa đƣờng, từ đó tăng tỷ số SNR của tín hiệu 
thu đƣợc và từ đó nâng cao khả năng phát hiện nhận dạng và định vị mục tiêu. 
Những kết quả đạt đƣợc của luận án: 
1. Luận án đã tính toán và đề xuất đƣợc mô hình toán học của mảng 
cảm biến, mô hình tín hiệu đa đƣờng, các đặc trƣng môi trƣờng của vùng biển 
nƣớc nông. 
2. Luận án đã đề xuất giải pháp tạo búp sóng tùy biến, kết hợp đƣợc với 
các phƣơng pháp tạo búp sóng thích nghi, nhằm tối ƣu mảng cảm biến để 
nâng cao độ lợi của mảng, chất lƣợng tín hiệu thu trong điều kiện bị ảnh 
hƣởng bởi hiệu ứng đa đƣờng. 
3. Luận án đã ứng dụng kỹ thuật phân tách các phần từ độc lập ICA vào 
mảng cảm tùy biến để nâng cao khả năng định vị mục tiêu, nâng cao đƣợc tỷ 
số SNR của tín hiệu thu. 
4. Luận án đã xây dựng đƣợc mô hình xử lý tín hiệu giải tích chập mù 
đa kênh cho mảng cảm biến thủy âm 
5. Luận án đã xây dựng đƣợc chƣơng trình tính toán giải tích chập mù 
bằng mạng nơ ron đƣờng tiến (FeedFoward Neural Networks-FFNNs) theo 
thuật toán truyền có phản hồi (back - propagation) trên nguyên lý LMS, cho 
tín hiệu dạng xung sonar chủ động. 
 102 
Những đóng góp mới của luận án: 
- Đề xuất mô hình mảng cảm biến phẳng có khả năng tùy biến cấu trúc 
và điều khiển búp sóng linh hoạt nhằm nâng cao chất lƣợng tín hiệu thủy âm 
thu đƣợc tại vùng biển nƣớc nông. 
- Đề xuất giải pháp xử lý tín hiệu kết hợp phân tích thành phần độc lập 
ICA, Giải tích chập mù đa kênh cho mảng cảm biến phẳng có khả năng điều 
khiển cấu trúc nhằm nâng cao chất lƣợng mảng. 
Kiến nghị về hƣớng nghiên cứu tiếp theo: 
Do mục tiêu và khuôn khổ luận án đặt ra từ đầu, do thời gian và điều 
kiện thực tế có hạn, luận án chỉ dừng lại ở nghiên cứu, thử nghiệm và thực 
nghiệm với một số tín hiệu nhất định. Do đó luận án vẫn cần đƣợc tiếp tục 
nghiên cứu và bổ sung hoàn thiện thêm những nội dung sau: 
Bổ sung các điều kiện truyền âm thực tế, các hàm tính toán tốc độ âm 
thanh trong biển theo độ sâu, sự suy hao phản xạ của tia âm với bề mặt và đáy 
của kênh âm vào để tính toán sự ảnh hƣởng của môi trƣờng đến tín hiệu mảng 
cảm biến. 
Xây dựng thuật toán để tạo búp sóng tùy biến thích nghi với thay đổi 
mạnh của môi trƣờng nƣớc biển nông, cho các mục tiêu chuyển động, và các 
hiệu ứng biển nông khác nhƣ Doppler, nhiễu vang.. 
Ứng dụng mạng nơ ron (trí tuệ nhân tạo) để giải tích chập mù cho 
những tín hiệu phức tạp có tần số thấp nhƣ đơn sin, đa sin, cụm sin, tách đƣợc 
những tín hiệu mục tiêu mong muốn từ những hỗn hợp tín hiệu thu đƣợc. 
Tính toán giảm thiểu đƣợc số phần tử mảng cảm biến, nghiên cứu giảm 
thiểu đƣợc tạp ồn từ môi trƣờng tác động vào mảng cảm biến. 
Đây là những định hƣớng nghiên cứu tiếp theo của luận án, việc ứng dụng 
đƣợc trí tuệ nhân tạo vào xử lý tín hiệu thủy âm sẽ góp phần không nhỏ vào 
công nghệ xử lý thủy âm hiện đại ngày nay. 
 103 
 Luận án đã thực hiện đƣợc các mục tiêu đặt ra ban đầu đó là nâng cao 
đƣợc chất lƣợng mảng cảm biến thủy âm trong điều kiện ảnh hƣởng hiệu ứng 
đa đƣờng ở vùng biển nông. Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể ứng 
dụng đƣợc vào các hệ thống sonar thụ động thế hệ mới, các đề tài nghiên cứu 
khoa học phục vụ quốc phòng an ninh. 
 104 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 
1) Phan Hồng Minh, Phan Trọng Hanh, Lƣơng Thị Ngọc Tú, “Cấu hình 
mạng cảm biến thủy âm trên cơ sở tiền xử lý ICA nhằm nâng cao độ chính 
xác định vị đa mục tiêu”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, số 48, tháng 
04 năm 2017. 
2) Phan Hồng Minh, Phan Trọng Hanh, Vũ Văn Binh, Nguyễn Công 
Đại, “Một giải pháp cấu hình mảng cảm biến thủy âm hai chiều trên cơ sở tạo 
búp sóng tùy biến”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN Quân sự, số 54, tháng 04 
năm 2018. 
3) Lê Kỳ Biên, Phan Hồng Minh, Trần Hiếu Thảo, Phan Trọng Hanh, 
“Giải pháp xử lý tín hiệu cho hệ thống phao thủy âm phát hiện và cảnh báo 
mục tiêu theo nguyên lý sonar thụ động”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN Quân 
sự, Hội thảo quốc gia: Ứng dụng công nghệ cao vào thực tiễn năm 2018, số 
đặc san tháng 08/2018. 
4) Phan Hồng Minh, Phan Trọng Hanh, Vũ Văn Binh, “Giải tích chập 
mù đa kênh tín hiệu thủy âm vùng nƣớc nông bằng mạng nơ ron truyền 
thẳng”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN Quân sự, số 62, tháng 8 năm 2019. 
 105 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tiếng Việt 
1. Nguyễn Ngọc Đông, Luận án tiến sĩ, “Định vị các mục tiêu chuyển 
động trên biển bằng sonar thụ động trên cơ sở giải pháp tích lũy các thành 
phần phổ hợp tác của tín hiệu”, Liên bang Nga, 2018. 
2. Đỗ Việt Hà, Luận án tiến sĩ, “Mô hình đặc tính kênh truyền cho thông 
tin thủy âm vùng nƣớc nông”, Đại học Bách Khoa, 2017. 
3. Bùi Trƣờng Giang, Luận án tiến sĩ, “Nghiên cứu thuật toán MFP thích 
nghi xử lý tín hiệu ở chế độ định phƣơng vị mà chúng đã đƣợc phối hợp với 
các tham số của kênh lan truyền”, Liên bang Nga, 2014. 
4. Nguyễn Xuân Long, Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu thuật toán xử lý 
trƣờng phối hợp thích nghi cho sonar thụ động định vị mục tiêu ngầm trong 
vùng biển nƣớc nông Việt Nam”, Viện KH-CN Quân sự, 2017. 
5. Lê Minh Ngọc, Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo khả 
năng làm việc ổn định của kênh liên lạc thủy âm”, Viện KH-CN Quân sự, 
2015. 
6. Lƣu Tuấn Sinh, Luận án Tiến sĩ “Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng xử 
lý phát hiện mục tiêu cho mạng thu định vị bằng phao thủy âm”, Học Viện 
KTQS, 2007. 
7. Trần Phú Ninh, Luận án Tiến sĩ “Nghiên cứu xử lý tín hiệu sonar thụ 
động để nâng cao chất lƣợng phát hiện mục tiêu ngầm trong điều kiện thủy 
văn phức tạp”, Học Viện KTQS, 2018. 
8. Phạm Văn Huấn, “Tính toán trong hải dƣơng học”, Nhà xuất bản Đại 
học Quốc gia Hà Nội, 2003. 
Tiếng Anh 
9. Aapo Hyvärinen, Erkki Oja, “Independent component analysis: 
algorithms and Applications”, Neural Networks, Vol. 13 (No 4–5), 411– 430, 
2000. 
 106 
10. Aapo Hyvärinen, Juha Karhunen, Erkki Oja, “Independent Component 
Analysis”, John Wiley & Sons, Inc., 2001. 
11. Andrzej CICHOCKI, Shun-ichi AMARI, 2002, “Adaptive Blind Signal 
and Image Processing - Learning Algorithms and Applications”, JOHN 
WILEY & SONS, England. 
12. Bernard_Widrow, Samuel D. Stearns, “Adaptive signal processing”, 
Prentice-Hall, Inc. New Jersey, USA, 1985. 
13. Boris Katsnelson, Valery Petnikov, James Lynch, 2012, “Fundamentals 
of Shallow water acoustics” , Springer. 
14. E. Cayirci, H. Tezcan, Y. Dogan, V. Coskun, “Wireless sensor 
networks for underwater surveillance systems”, Ad Hoc Networks, Aviable 
from . 
15. FROST, O. L. “An algorithm for linearly constrained adaptive array 
processing”, In Proceedings of IEEE, 1972, vol. 60, no. 8, p.926-934. 
16. GRIFFITHS, L. J., JIM, C. W. “An alternative approach to linearly 
constrained adaptive beamforming”, IEEE Transactions on Anntenas and 
Propagation, 1982, vol. AP-30, p. 27-34. 
17. Harry L. Van Trees, “Detection, Estimation, and Modulation Theory, 
Part IV - Optimum Array Processing”, John Wiley & Sons, Inc., New York, 
2002. 
18. Jim Partan , “A Survey of Practical Issues in Underwater Networks”, 
2006, Computer Science Department Faculty Publication Series, Paper 133, 
Avaiable from . 
19. John G. Proakis, Ethem M. Sozer, Joseph A. Rice, Milica Stojanovic, 
“Shallow Water Acoustic Networks”, IEEE Communications Magazine, 
November 2001, PP.114-119. 
20. Jungtai Kim, Hyun Jong Yang, Joohwan Chun, “Sidelobe Suppressing 
Beamforming Using Linearly Constrained Adaptive Arrays for Low Angle 
 107 
Tracking” Signals Systems and Computers, 42nd Asilomar IEEE Conference, 
2008. 
21. Kuna Nageswararao, U.Devee Prasan, “A Survey on Underwater 
Sensor Networks Localization Techniques”, International Journal of 
Engineering Research and Development, Vol.4, November 2012, PP. 01-06. 
22. Luenberger, D., “Optimization by Vector Space Methods”, John Wiley 
& Sons, Inc., NewYork, USA, 1969. 
23. Mandar Chitre, Shiraz Shahabudeen, Lee Freitag, Milica Stojanovic, 
“Recent Advances in Underwater Acoustic Communications & Networking”, 
IEEE Magazine, 2008 
24. Michael Ainslie, 2010, “Principles of Sonar Performance Modelling”, 
(Springer Praxis Books) 2010th Edition. 
25. Paul C. Etter, 2013, “Underwater Acoustic Modeling and Simulation”, 
CRC Press LLC. 
26. Qihu Li, “Digital Sonar Design in Underwater Acoustics: Principles 
and Applications” (Advanced Topics in Science and Technology in China), 
2012th Edition, 
27. Rajesh Kumar, Neha Thakur, Vijay Thakur, “AN OVERVIEW OF 
SONAR AND ACOUSTIC UNDERWATER COMMUNICATION”, 
International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and 
Instrumentation Engineering ,Vol. 2, Issue 5, May 2013. 
28. Richard O. Nielsen, “Sonar Signal Processing”, Artech House 
Publishers, 1991. 
29. Richard P. Hodges, “Underwater Acoustics: Analysis, Design and 
Performance of Sonar”, John Wiley & Sons, 2010. 
30. Robert Istepanian , Milica Stojanovic, “Underwater Acoustic Digital 
Signal Processing and Communication Systems”, Springer Science - 
Bussiness Media, 2012. 
 108 
31. Robert J. Urick, “Principles of Underwater Sound” (3rd edition), New 
York: McGraw-Hill, 1983. 
32. Saeed V. Vaseghi, “Advanced Digital Signal Processing and Noise 
Reduction”, John Wiley & Sons, England, 2000. 
33. Stergios Stergiopoulos, “Advanced Signal Processing: Theory and 
Implementation for Sonar, Radar, and Non-Invasive Medical Diagnostic 
Systems”, CRC Press, 2017 . 
34. Simon Hayki, Neural networks and learning machines, 3rd ed., 
Pearson Education, Inc., New Jersey, 2009. 
35. Ian F. Akyildiz, Dario Pompili, Tommaso Melodia, “Underwater 
Acoustic Sensor Networks: Research Challenges”, Ad Hoc Networks 3, 2005, 
pp. 257–279. 
36. Vijay K. Madisetti, Douglas B. Williams, “The Digital Signal 
Processing Handbook”, CRC Press LLC, 1999. 
37. Xavier Lurton, “An Introduction to Underwater Acoustics: Principles 
and Applications”, (Springer Praxis Books) 2nd ed, 2010. 
38. B. Van Veen, K. Buckley, “Beamforming: a versatile approach to 
spatial filtering”, IEEE ASSP Mag., 4–24, 1988. 
39. Walter M.X. Zimmer, “Passive Acoustic Monitoring of Cetaceans”, 
Cambridge University Press, UK, 2011. 
40. John Heidemann, Milica Stojanovic, Michele Zorzi, “Underwater 
sensor networks: applications, advances and challenges”, No370, 
Philosophical Transactions of the Royal Asociety, 2012. 
41. Hung Lai, Henry Cox, Kristine Bell, “Adaptive factored beamforming 
for vector sensor arrays” Signals, Systems and Computers, 2008 42nd 
Asilomar IEEE Conference on Oct. 2008. 
42. J. Capon, “High resolution frequency wavenumber spectral analysis”, 
Proc. IEEE, No57, pp.1408–1418, 1969. 
 109 
43. M. T. Hossein, M. S. Hossain, M. F. Reza, “Performance analysis of 
acoustic microphone array beamformer in the presence of interfering signal”, 
International Conference on Electrical, Computer & Telecom-munication 
Engineering, 2nd, IEEE, 2016. 
44. Yong Chen, Fang Wang, Jianwei Wan, Gang Li, “Convex Optimization 
Based Robust Adaptive Beamforming for Underwater Sensor Array”, Signal 
Processing (ICSP), IEEE 13th International Conference, 2016. 
45. Shima Hossein Abadi, “Blind deconvolution in multipath environments 
and extensions to remote source localization”, Doctor of Philosophy, the 
University of Michigan, 2013. 
46. Karim G. Sabra, David R. Dowling, “Blind deconvolution in ocean 
waveguides using artificial time reversal”, Department of Mechanical 
Engineering, University of Michigan, J. Acoust. Soc. Am. 116, July 2004. 
47. Karim G. Sabra, Hee-Chun Song, David R. Dowling, "Ray-based blind 
deconvolution in ocean sound channels", J. Acoust. Soc. Am. 127, Feb. 2010. 
48. Vijay Chandrasekhar, Winston KG Seah,Yoo Sang Choo, How Voon 
Ee “Localization in underwater sensor networks - Survey and challenges”, 
WUWNet '06 Proceedings of the 1st ACM international workshop on 
Underwater networks, Pages 33-40, 2006. 
49. Robert Istepanian , Milica Stojanovic, “Underwater Acoustic Digital 
Signal Processing and Communication Systems”, Springer Science - 
Bussiness Media, 2012. 
50. H.G. Urban, “Adaptive Methods in Underwater Acoustics”, Nato 
Science Series C, Vol 151, Springer,1985. 
51. Amin Y. Teymorian, Wei Cheng, Liran Ma, Xiuzhen Cheng, Xicheng 
Lu, Zexin Lu, "3D Underwater Sensor Network Localization", IEEE 
Transaction on Mobile computing, Vol. 8, No. 12, 2009. 
 110 
52. Charles H. Sherman, John L. Butler, 2007, “Transducers and Arrays for 
Underwater Sound”, 2007 Springer, Science+Business Media, LLC 
53. A. D. Waite, 2002, “Sonar for Practising engineers”, Third Edition, 
JOHN WILEY & SONS 
54. Stergios Stergiopoulos, “Advanced Signal Processing Hanbook”, CRC 
Press LLC, Florida, USA, 2001. 
55. N. N. de Moura, J. M. de Seixas, Ricardo Ramos, “Passive Sonar 
Signal Detection and Classification Based on Independent Component 
Analysis”, Federal University of Rio de Janeiro - Signal, Processing 
Laboratory/ COPPE - Poli, Brazil, 2009. 
56. Eduardo F.de S.F., N.N. de Moura, J.M. de Seixas, “Neural passive 
sonar signal classification using Independent Component Analysis”, X 
Congresso Brasileiro de Inteligencia Computacional (CBIC’2011). 
57. Nutall A.H., “Approximations to Directivity for Linear, Planar, and 
Volumetric Apertures and Arrays”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, 
Vol.26, No 3: pp.383-398, 2001. 
58. Jonathan Vallarta Hernández, 2009, “The Significance of Passive 
Acoustic Array-Configurations on Sperm whale Range Estimation when 
using the Hyperbolic Algorithm”, Doctor of Philosophy, Heriot-Watt 
University. 
59. Guodong Li, Jinsong Wu, Taolin Tang, Zhixin Chen, Jun Chen, Huang Liu, 
“Underwater Acoustic Time Delay Estimation Based on Envelope Differences of 
Correlation Functions”, Journals Sensors, Volume 19, Issue 5, 2019. 
60. Van Duc Nguyen, Ngoc Son Luong, Matthias Pätzold, “A method to 
estimate the path gains and propagation delays of underwater acoustic 
channels using the arrival phase information of the multipath components”, 
AEU - International Journal of Electronics and Communications, Volume 73, 
March 2017, Pages 129-138. 
 111 
61. Haixia Jing, Haiyan Wang, Zhengguo Liu, Xiaohong Shen, “DOA 
Estimation for Underwater Target by Active Detection on Virtual Time 
Reversal Using a Uniform Linear Array”, Journals Sensors, Volume 18, Issue 
8, 2018. 
62. Elizaveta Dubrovinskaya, Paolo Casari, “Underwater Direction of 
Arrival Estimation using Wideband Arrays of Opportunity”, IEEE 
Conferences, OCEANS Marseille, 2019.