北极水声学:一门引人关注的新型学科 被引量：39

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作者 李启虎 王宁 +7 位作者 赵进平 黄海宁 尹力 黄勇 李宇 薛山花 任新敏 李涛 《应用声学》 CSCD 北大核心 2014年第6期471-483,共13页

北极水声学是一门研究北极及其毗邻海域水声环境效应的学科。研究内容包括海洋环境噪声,特别是冰盖下的海洋环境噪声;北极海区的混响特性;北极及其毗邻海域的水声传播规律、冰盖下的水声通信,以及由于北极海区的独特环境(所谓半声道效应... 北极水声学是一门研究北极及其毗邻海域水声环境效应的学科。研究内容包括海洋环境噪声,特别是冰盖下的海洋环境噪声;北极海区的混响特性;北极及其毗邻海域的水声传播规律、冰盖下的水声通信,以及由于北极海区的独特环境(所谓半声道效应)而给水声信号处理带来的新的研究课题。北极水声学的研究开始于二次世界大战之后,当时的研究内容明显的带有冷战的烙印。近年来由于地球变暖的趋势,北极冰区面积持续减少,北极航道有望开通。又由于北极高纬度地区的丰富的自然资源,引起各海洋大国的高度关注,北极水声学已成为新的研究热点,并注入了新的内容。本文综述介绍北极水声学的研究概况,以及和北极声学密切相关的海洋声学方面的研究课题。自从上世纪90年代以来,我国科学家对探索北极表现了极大兴趣,本文简要介绍我国对北极的5次海洋考察和正在进行的第6次考察。对我国在北极及其毗邻海域水声学研究方面所面临的挑战提出初步的应对措施。 展开更多

关键词 北极水声学 半声道 海洋环境的水声效应 北极及其毗邻海域的声传播 环境噪声 混响 声呐信号处理

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北极水声学研究的新进展和新动向 被引量：20

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作者 李启虎 黄海宁 +4 位作者 尹力 卫翀华 李宇 薛山花 栾经德 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期420-431,共12页

北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家（主要是美国）的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖... 北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家（主要是美国）的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖的趋势,北极及其毗邻海域的海洋水声环境受到特别的重视。环北极的8个国家组成排他性的北极理事会。我国政府于2018年1月26日发表北极政策白皮书,声明中国是近北极国家,是北极地区利益攸关方。本文介绍北极水声学研究的新进展,包括我国有关涉海单位近年来所做的科考和学术研究。指出,北极水声学的研究不局限于把传统水声学中的研究内容（如环境噪声、混响、传播等等）并行地在北极环境条件下加以重复探讨,而是要根据北极海洋环境的实际情况,进行有关领域的新研究。其中不乏传统浅海、深海水声学研究中所不具有的特色,如冰-水界面、冰下的半声道效应、冰盖下水下无人载器（UUV）的通信、定位及声呐对冰下环境的适应性研究等课题。 展开更多

关键词 北极地区 水声学 第二次世界大战后 水声环境 海洋环境 发达国家 毗邻海域 学术研究

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利用近场MVDR双聚焦波束成形方法实现被动测距 被引量：14

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作者 薛山花 叶青华 +1 位作者 黄海宁 黄勇 《应用声学》 CSCD 北大核心 2005年第3期177-181,共5页

本文分析了近场环境下基于双聚焦波束成形的水下被动测距方法。通过修正MVDR方向矢量,得到了适用于近场环境的MVDR。仿真实验证明近场MVDR双聚焦波束成形测距方法优于普通波束成形和远场MVDR双聚焦波束成形,能明显减小目标距离估计的模... 本文分析了近场环境下基于双聚焦波束成形的水下被动测距方法。通过修正MVDR方向矢量,得到了适用于近场环境的MVDR。仿真实验证明近场MVDR双聚焦波束成形测距方法优于普通波束成形和远场MVDR双聚焦波束成形,能明显减小目标距离估计的模糊区域。在相邻两个日标的定位性能上,MVDR双聚焦波束成形技术也比MVDR单聚焦系统体现出更大的优势,能较好地分辨目标。 展开更多

关键词 MVDR 双聚焦 近场 被动测距 成形方法 波束成形技术 测距方法 方向矢量 实验证明 模糊区域 距离估计 定位性能 聚焦系统 小目标 环境 远场

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基于倒谱分析的被动水声目标分类 被引量：9

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作者 田杰 张春华 +2 位作者 刘维 黄海宁 薛山花 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期1708-1710,共3页

被动声纳捕捉的目标一般是船舶或鱼雷的辐射噪声。该辐射噪声可视为周期性激励与信道传递函数的卷积构成。利用同态分析进行目标分类,即通过倒谱分析将各噪声分量变为线性相加关系,实现各信号分量以及信道的分离,以便提取信号特征进行... 被动声纳捕捉的目标一般是船舶或鱼雷的辐射噪声。该辐射噪声可视为周期性激励与信道传递函数的卷积构成。利用同态分析进行目标分类,即通过倒谱分析将各噪声分量变为线性相加关系,实现各信号分量以及信道的分离,以便提取信号特征进行分类。通过对实际信号的分析,证明水声信号的倒谱特征在概率意义上含有比较稳定的类别信息,基于支持向量机的分类实验结果,说明了根据倒谱特征识别被动水声目标的可行性。 展开更多

关键词 倒谱 被动声纳 目标分类 支持向量机

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声呐多传感器观测资料数据融合的一种深度学习算法 被引量：3

5

作者 李启虎 卫翀华 薛山花 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2018年第12期1614-1621,共8页

声呐多传感器观测资料的数据融合问题是声呐设计中的一个重要课题.对于多基阵的声呐信号处理系统,面临的问题往往不仅是单个基阵多传感器的数据融合问题,还有多个基阵的数据融合问题.本文的研究基于数据融合的基本规则,即任何形式的数... 声呐多传感器观测资料的数据融合问题是声呐设计中的一个重要课题.对于多基阵的声呐信号处理系统,面临的问题往往不仅是单个基阵多传感器的数据融合问题,还有多个基阵的数据融合问题.本文的研究基于数据融合的基本规则,即任何形式的数据融合,从统计平均观点来说,总体观测误差绝不大于任何单个传感器或单个基阵的观测误差.观测资料的增加从统计平均意义来说,只会带来好处,即使有垃圾资料的加入.这一结论对于人工智能领域中的深度学习来说,具有类似结果.文中提出一种用于数据融合的深度学习算法.对于独立的或相关的观测资料进行最佳的线性融合,剔除野值,进行决策级的分块数据融合,以获得统计平均意义上最小误差的结果.系统计算机模拟表明,对于受随机干扰的观测数据,采用野值过滤和数据融合的深度学习方法,能够使决策级误差显著降低. 展开更多

关键词 声呐信号处理 多传感器观测 数据融合 深度学习

原文传递

基于动态规划的微弱信号线谱增强研究 被引量：3

6

作者 薛山花 黄勇 尹力 《应用声学》 CSCD 北大核心 2011年第3期193-201,共9页

对低信噪比微弱运动目标的线谱轨迹检测问题,提出了基于动态规划的线谱增强方法。这里将信号线谱增强问题转化为一个多阶段决策的优化问题。首先建立包含运动目标频谱状态变化的系统状态方程,其次依据广义似然比和贝叶斯原理计算递归形... 对低信噪比微弱运动目标的线谱轨迹检测问题,提出了基于动态规划的线谱增强方法。这里将信号线谱增强问题转化为一个多阶段决策的优化问题。首先建立包含运动目标频谱状态变化的系统状态方程,其次依据广义似然比和贝叶斯原理计算递归形式的状态转移得分泛函,利用最小贝叶斯风险准则和虚警指标判断目标数得到对应线谱轨迹。算法利用单一优化过程完成数据互联和微弱运动目标线谱轨迹探测,具有增强处理非高斯噪声的能力,并能有效减少计算量;通过仿真和海试数据验证,表明所建模型合理,理论分析正确。 展开更多

关键词 动态规划 线谱增强

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圈养瓶鼻海豚通讯信号分析及融合分类方法 被引量：1

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作者 张晓伟 张春华 +1 位作者 薛山花 尹力 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期643-651,共9页

针对圈养条件下瓶鼻海豚通讯信号(whistle)分类时混叠大量回声定位信号(click)导致分类正确率降低的问题,提出了一种基于机器学习的融合分类方法。分别提取whistle信号的时频分布特征训练随机森林分类器,梅尔时频图特征训练卷积神经网... 针对圈养条件下瓶鼻海豚通讯信号(whistle)分类时混叠大量回声定位信号(click)导致分类正确率降低的问题,提出了一种基于机器学习的融合分类方法。分别提取whistle信号的时频分布特征训练随机森林分类器,梅尔时频图特征训练卷积神经网络分类器,在此基础上设计融合判决器对混叠whistle信号进行分类识别。对圈养海豚声信号采集实验数据的分类识别结果表明,融合分类方法具有更好的分类性能,对混叠whistle信号分类正确率大于94%,优于时频分布特征分类器和梅尔时频图特征分类器,能够提高混叠信号的分类能力。 展开更多

关键词 时频分布 通讯信号 神经网络分类器 时频图 机器学习 分类识别 分类正确率 瓶鼻海豚

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机动多目标跟踪与被动分辨技术 被引量：2

8

作者 薛山花 唐劲松 +2 位作者 李丽英 黄海宁 李淑秋 《应用声学》 CSCD 北大核心 2006年第1期55-60,共6页

为了提高多目标跟踪性能,本文结合使用了机动多目标跟踪技术和被动分辨技术。两种方法相互补充可以保证跟踪的连续性,实现很高的目标分辨力。文中对涉及到的算法进行了分析和验证并仿真设计了实现跟踪与被动分辨的显示软件。仿真结果表... 为了提高多目标跟踪性能,本文结合使用了机动多目标跟踪技术和被动分辨技术。两种方法相互补充可以保证跟踪的连续性,实现很高的目标分辨力。文中对涉及到的算法进行了分析和验证并仿真设计了实现跟踪与被动分辨的显示软件。仿真结果表明,采用此跟踪分辨技术,跟踪结果正确,跟踪轨迹连续。 展开更多

关键词 多目标跟踪 被动分辨

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水下声无线传感器网络通信性能研究 被引量：1

9

作者 王彪 李宇 +1 位作者 黄海宁 薛山花 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2008年第7期1828-1830,1834,共4页

在基于水下网络节点均匀分布的前提下,通过结合传输衰减和射线模型仿真水下通信信道,推导得出水下传感器网络路由中端到端平均误码率(BER)和网络节点分布密度之间的关系式。并且通过Monte Carlo仿真方法,单跳链路之间采用MFSK通信方式,... 在基于水下网络节点均匀分布的前提下,通过结合传输衰减和射线模型仿真水下通信信道,推导得出水下传感器网络路由中端到端平均误码率(BER)和网络节点分布密度之间的关系式。并且通过Monte Carlo仿真方法,单跳链路之间采用MFSK通信方式,仿真了网络通信性能与节点分布密度的关系。通过仿真结果,可以预测水下网络在特定网络拓扑结构中网络整体的通信能力;而且能够在预先给定要达到的网络通信能力的约束下,得到最优的网络分布密度;这将为水下网络节点布放的同时衡量网络通信性能提供很好的参考价值。 展开更多

关键词 传感器网络 水声信道 传输衰减 射线模型 误码率

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基于时变AR预白滤波处理的水雷非水雷识别算法 被引量：1

10

作者 薛山花 田杰 +2 位作者 李宇 黄海宁 张春华 《微计算机应用》 2008年第2期1-4,共4页

基于时变AR预白化滤波器处理方法采用图象模式识别技术设计开发了一个水雷/非水雷的自动识别系统。数据预处理完成后截取有效数据段并提取信号特征由分类器对真假水雷目标进行识别。时变AR预白滤波器方法在一定程度上将背景混响预白化,... 基于时变AR预白化滤波器处理方法采用图象模式识别技术设计开发了一个水雷/非水雷的自动识别系统。数据预处理完成后截取有效数据段并提取信号特征由分类器对真假水雷目标进行识别。时变AR预白滤波器方法在一定程度上将背景混响预白化,提高了匹配滤波的检测性能。本文基于实际湖试和海试数据对该识别算法进行验证,结果表明此算法识别效果较好。 展开更多

关键词 AR建模 匹配滤波 预白滤波 特征提取 模式识别

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无源声呐多目标检测中反波束成形递推算法及其应用

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作者 李启虎 薛山花 卫翀华 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期744-749,共6页

随着声呐检测能力的提高,多目标干扰下微弱信号的检测问题日益突出。当声呐方位历程显示上出现多个干扰轨迹时,弱目标的检测显得十分困难。自适应噪声抵消(Adaptive Noise Canceling,ANC)技术为抑制多个干扰提供了理论基础,但是求解稳... 随着声呐检测能力的提高,多目标干扰下微弱信号的检测问题日益突出。当声呐方位历程显示上出现多个干扰轨迹时,弱目标的检测显得十分困难。自适应噪声抵消(Adaptive Noise Canceling,ANC)技术为抑制多个干扰提供了理论基础,但是求解稳态最佳滤波矩阵存在着技术实现上的困难。本文提出用一种反波束成形(Inverse Beamforming,IBF)递推算法,在阵元域逐一抵消多个强干扰,从而增强并提取出微弱目标信号。文中给出了递推求解由逆矩阵所表达的最佳滤波矢量的理论推导和相应的公式。利用IBF算法处理海试数据得到了较好的结果,显著改善了强干扰下对微弱信号的检测,甚至在普通波束成形(CBF)中未能显示出来的信号都可以被检测出来。 展开更多

关键词 多目标检测 波束成形 无源声呐 递推算法 多目标干扰 自适应噪声抵消 应用 微弱信号

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在Visual C++平台上利用GPS实现航迹规划

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作者 薛山花 徐江 +2 位作者 唐劲松 陈晶 张春华 《微计算机应用》 2003年第4期193-196,共4页

本文利用大地主题解算公式计算出规划航迹位置,并利用Visual C++6.0(简称VC++6.0)下的ActiveX控件实现了在Windows环境下微机与GPS的串行通信,从而实现实时导航。文中详细介绍了GPS串口通信程序,大地主题解算公式和对话框绘图技巧。

关键词 全球定位系统 GPS 航迹规划 VISUALC++ 串口通信程序 电子地图 平台

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快速ESPRIT谐波集检测算法

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作者 薛山花 尹力 黄海宁 《应用声学》 CSCD 北大核心 2011年第5期370-376,共7页

在各种高分辨谐波检测算法中,TLS-ESPRIT估计精度较高,因不需要谱峰搜索而具有较小的运算量。提出了一种快速ESPRIT算法,在不降低谱估计性能条件下,进一步减小了运算量。快速ESPRIT算法所需采样时间短,仅需两次特征值分解。分析表明,此... 在各种高分辨谐波检测算法中,TLS-ESPRIT估计精度较高,因不需要谱峰搜索而具有较小的运算量。提出了一种快速ESPRIT算法,在不降低谱估计性能条件下,进一步减小了运算量。快速ESPRIT算法所需采样时间短,仅需两次特征值分解。分析表明,此算法可以检测不同飞行状态的直升机声信号谐波集,是一种实时性好、有效实用的目标谱集探测方法。 展开更多

关键词 谐波集 TLS-ESPRIT 快速ESPRIT算法

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实时全息干涉视频图像自动化处理及应用研究

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作者 王卫宁 艾伦 薛山花 《光学技术》 CAS CSCD 2003年第3期380-383,共4页

研究了实时全息干涉条纹视频图像计算机自动处理技术。采用Delphi可视化软件为开发工具,在Win dows环境下播放实时全息干涉图像,并同时获取在播放窗口中任意指定的灰度值、自动描绘灰度 时间以及位移 时间曲线。对测试原理和图像去噪、... 研究了实时全息干涉条纹视频图像计算机自动处理技术。采用Delphi可视化软件为开发工具,在Win dows环境下播放实时全息干涉图像,并同时获取在播放窗口中任意指定的灰度值、自动描绘灰度 时间以及位移 时间曲线。对测试原理和图像去噪、曲线平滑等关键处理技术进行了介绍。通过对微电子产品热变形研究的实例分析,显示了该自动处理软件的操作便捷、实用和先进性。 展开更多

关键词 实时全息干涉 视频图像 动态条纹 数字化图像处理 计算机

原文传递

分形维数海豚哨声信号检测方法 被引量：2

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作者 张晓伟 尹力 +1 位作者 薛山花 张春华 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第2期237-242,共6页

针对海豚哨声信号自动检测的问题,提出一种基于分形维数的自适应阈值海豚哨声信号检测方法。对待检测声信号计算盒分形维数,根据得到的盒分形维数特征值,通过模糊C均值聚类自适应确定检测阈值,实现海豚哨声信号的自动检测。文中对水池... 针对海豚哨声信号自动检测的问题,提出一种基于分形维数的自适应阈值海豚哨声信号检测方法。对待检测声信号计算盒分形维数,根据得到的盒分形维数特征值,通过模糊C均值聚类自适应确定检测阈值,实现海豚哨声信号的自动检测。文中对水池录制的海豚声信号进行了数据分析,利用哨声信号盒分形维数对哨声信号段与非信号段进行检测,并与基于谱熵的方法进行对比,获得了较高的检测率以及较低的虚警率,可以适用于海豚哨声信号的自动检测与分割。 展开更多

关键词 海豚声信号 哨声信号 盒分形维数 模糊C均值聚类 谱熵

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基于伪虎鲸click信号的主动声呐探测信号低截获性分析

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作者 张略 黄海宁 +1 位作者 尹力 薛山花 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期156-160,共5页

为解决现代主动声呐易暴露的问题,提出以伪虎鲸click信号作为主动声呐发射信号波形进行探测,以实现声呐的低截获性。首先通过宽带模糊函数分析了伪虎鲸click信号的分辨性能;然后通过仿真对比单双基地声呐探测模型下,伪虎鲸click信号与... 为解决现代主动声呐易暴露的问题,提出以伪虎鲸click信号作为主动声呐发射信号波形进行探测,以实现声呐的低截获性。首先通过宽带模糊函数分析了伪虎鲸click信号的分辨性能;然后通过仿真对比单双基地声呐探测模型下,伪虎鲸click信号与常规主动声呐信号的截获因子,验证了其低截获性。结果表明,伪虎鲸click信号三维宽带模糊函数呈现理想的“图钉型”,时延分辨力达到7.644×10^(-6) s,频移分辨力达到7.405 Hz,具有良好的分辨性能;伪虎鲸click信号的截获因子在−4.887~−17.6 dB之间,始终小于0 dB,且远低于常规主动声呐信号,具有优异的低截获性能。伪虎鲸click信号作为声呐发射信号可实现有效与低截获性的声呐探测。 展开更多

关键词 伪虎鲸click信号 低截获性 宽带模糊函数 截获因子

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基于超椭圆拟合的水下小目标分类 被引量：2

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作者 王梁 田杰 +1 位作者 黄海宁 薛山花 《应用声学》 CSCD 北大核心 2019年第4期697-704,共8页

水下小目标分类技术在海底探测、水下考古等方面应用广泛。在实际的水下声图像中,小目标投影产生的阴影区域通常在形状和尺寸方面显著于目标本身产生的亮区,故阴影分析算法对于目标的检测、识别和分类均有重要的研究意义。该文采用超椭... 水下小目标分类技术在海底探测、水下考古等方面应用广泛。在实际的水下声图像中,小目标投影产生的阴影区域通常在形状和尺寸方面显著于目标本身产生的亮区,故阴影分析算法对于目标的检测、识别和分类均有重要的研究意义。该文采用超椭圆曲线拟合算法拟合目标阴影区域,通过控制超椭圆函数的几个参数变化,实现不同的超椭圆曲线拟合不同的目标阴影形状,并将控制超椭圆曲线尺寸、形状和位置的参数作为特征向量输入到分类器,通过对比多个分类器得出分类结果,证明了以拟合参数为特征的分类方法有效。 展开更多

关键词 水下小目标 目标阴影 超椭圆拟合 目标分类

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圈养瓶鼻海豚通信信号声谱特征及声行为研究

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作者 张略 尹力 +1 位作者 黄海宁 薛山花 《网络新媒体技术》 2022年第3期31-37,共7页

对2只圈养瓶鼻海豚的通信信号进行采集,通过Matlab进行短时傅里叶变换生成声谱图,根据频率阈值提取信号基频轮廓,计算其起始频率、结束频率、最大频率、最小频率、持续时间、拐点数的均值及标准偏差,采用双尾t检验分析2只海豚声谱特征... 对2只圈养瓶鼻海豚的通信信号进行采集,通过Matlab进行短时傅里叶变换生成声谱图,根据频率阈值提取信号基频轮廓,计算其起始频率、结束频率、最大频率、最小频率、持续时间、拐点数的均值及标准偏差,采用双尾t检验分析2只海豚声谱特征的差异性,并将信号类型与行为进行匹配分析。结果表明,2只海豚的发声类型与声谱特征均存在差异:发声类型主要以固定型为主,3号发出上扫型与正弦型的比例更高;声谱特征在持续时间、最小频率处存在显著差异(p<0.05)。在行为方面,信号类型与行为存在关联:跃出水面时,主要发出固定型信号,在栅栏处停留时,主要发出凸型信号,推测固定型信号是跃出水面的标志声音,凸型是与同伴交流的标志声音。 展开更多

关键词 瓶鼻海豚 WHISTLE 信号 声谱特征 行为 信号类型

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