基于双曲调频信号的水声通信帧同步方法

水声通信中收发两端的相对运动会引起多普勒效应,严重的多普勒效应将极大地影响通信系统性能。针对多普勒效应对水声通信信号的影响问题,利用双曲调频信号对多普勒频移的不敏感性,提出了一种基于时域叠加上扫频和下扫频双曲调频信号作为前导信号的水声通信帧同步方法。通过接收端配置2个并行相关器对带有前导信号的接收信号进行匹配滤波,并根据2个相关峰的偏移时延差实现精确的多普勒因子估计,利用线性插值方法进行重采样,减弱多普勒效应对水声通信性能的影响。仿真结果表明,在实测多途信道条件下,该方法可以实现多普勒因子精确估计,有效提高收发端相对高速运动条件下的水声通信性能。     

移动水声通信的3种帧同步方法性能分析

移动水声通信中收发两端的相对运动会导致通信信号出现时间压缩或扩展而产生多普勒效应,较大的多普勒频偏将引起严重的载波频率偏移,影响通信系统性能。通过帧同步进行多普勒因子准确估计与补偿,是实现移动水声通信的重要基础。本文分别研究了利用LFM信号、m序列信号、HFM信号的3种帧同步方法,给出了实现原理,并针对AWGN信道和实测多途衰落信道,分别从信噪比、信道特性、相对多普勒速度、计算复杂度等方面,对比分析了3种方法在不同条件和应用环境的多普勒因子估计性能。仿真结果表明,3种方法各有优势,均可适用不同的移动水声通信应用环境。相对而言,双HFM信号同步方法多普勒估计精度高、数据传输速率快、计算复杂度低、稳健性强,可以实现复杂信道移动水声通信的帧同步。     

基于DSP的直接序列扩频水声通信技术研究

水声通信由于严重的多普勒效应和多径干扰衰落,导致传输误码率较高,而扩展频谱通信具有较好的抗干扰、抗衰落能力,可以实现数据的远距离、低功耗、高可靠性传输.论文首先对扩频通信中的直接序列扩频技术进行了系统仿真研究,然后在DSP硬件平台上进行实现.最后利用湖试实验,对采用直接序列扩频技术的水声通信功能进行验证.     

基于双扩展信道时空的水声通信算法

在现代海洋探测业务中,基于水声通信的应用领域越来越广泛,如水下目标检测跟踪系统、海底声呐系统等。同时,水声通信系统信号传输的频带范围较窄,如何在有限的频带范围最大限度的提高通信容量是水声通信的主要研究方向之一,而时空阵列技术能够在同一信道内进行多路信号的传输,在扩展通信系统容量方面具有天然优势。本文在研究时空阵列通信及水声通信系统的基础上,提出一种基于双扩展信道时空的水声通信算法,最后给出系统仿真。     

非常数模信号的水声信道稳定盲均衡算法研究

水声信道中存在有大量的脉冲噪声和多普勒频移效应,这会造成水声通信系统最佳采样位置发生偏移,对均衡算法的稳健性造成严重影响。本文从提高均衡算法稳健性的角度出发,借助早迟积分比相原理完成对采样位置的跟踪,同时采用均衡滤波器系数变化量的Euclid范数作为代价函数,提出了一种归一化修正常模盲均衡算法,并用判决正方形方法进行了改进。仿真结果表明,在高阶QAM通信系统中,所提出的算法具有更好地收敛能力与稳定性,保证了水声通信的高效运行。     

ARM的水声浮标嵌入式应用

传统的水声浮标采集到的四通道信号有幅值相位偏差。因此对ARM的水声浮标嵌入式应用进行设计。对浮标标体的运动进行计算,得到适合的标体重量以及重心高度,对标体结构进行设计,在此基础上更换了控制单元的单片机和水听器阵的原材料,优化了信号修正电路,在ARM水声浮标程序设计中,改变了数据采集、传输以及储存方式,完成了ARM的水声浮标嵌入式应用设计。为了验证其工作可靠性,设计了通道信号一致性的测试,结果表明设计的ARM水声浮标四通道收集到的信号叠加在一起之后无明显差异,具有较好的信号一致性。验证了设计的ARM水声浮标嵌入式的有效性。     

嵌入式舰船电子信息远程传输控制技术研究

针对当前舰船电子信息远程传输控制技术,定位水声信号存在偏差,导致舰船电子信息丢包率和返包率较高的问题,提出嵌入式舰船电子信息远程传输控制技术。利用声载波、水声通信舰船源信号,选取4个水声换能器,并联组成声学基阵,计算目标声源测向角度,噪声定位电子信息水声信号。令基阵接收的源信号转换为数字信号,预处理后进行压缩加密处理,利用PCI总线技术,传输电子信息的密文流至接收端口,解密后获得电子信息明文流,实现嵌入式舰船电子信息远程传输控制。实验结果表明,设计技术能够有效减少丢包率和返包率,充分保证舰船电子信息远程加密传输的稳定性。     

OFDM技术在高速水声通信中的研究与应用

为满足高速水声通信的需要,在对正交频分复用(OFDM)技术进行研究的基础上,结合水声信道的特点,提出一种基于OFDM技术的水声通信方法以此来克服信号的多径传输而引起的码间干扰,从而达到较高的传输速率和较低的误码率.     

浅海水下通讯编码技术研究与应用

由于水声信道的多途效应造成水声通讯质量大大下降，误码率很高，本研究中给出的跳频编/译码技术，在很大程度上克服了水声信道多途效应对水声遥控的不良影响，使水声通讯的有效距离增大，该技术已成功地应用在相关测量系统中。     

海上噪声反馈系统中的自适应均衡技术

目前,水声通信系统面临的主要问题之一是由多途效应引起的码间干扰。为了确保水声通信的稳定性和可靠性,降低多图效率的影响,可以在接收端使用信道均衡技术。本文基于此技术设计的自适应均衡器可以根据信道传输的特性,动态地调整参数以克服多途效应的影响,实现水声通信系统的稳定性和可靠性。     

一种宽带声自导的信号设计与检测方法

根据鱼雷自导过程中近/末程工作特点,提出一种宽带复杂信号设计及检测方法。利用鱼雷自导系统的宽带条件,选择具有一定水声对抗能力的多频编码脉冲,组成一种特殊的复杂信号形式,以实现准全宽带的信号发射;根据该类回波信号特点采用信号相干与非相干联合处理方法实现信号的检测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

应用局域波对声发射信号监测提取

介绍了局域波的基本原理,分析了声发射信号的特点和声发射信号检测系统,提出了局域波分解特征量提取技术。通过在钢管裂纹声发射的一个实际信号中的应用,验证了局域波特征量提取的有效性。     

一种基于MUSIC改进算法的宽带水声信号DOA估计

提出一种适用于水声宽带信号的DOA估计算法。该方法首先将时域宽带信号变换到频域,然后划分子带,在每个子带上进行不同的加权得到信号的DOA估计。同时子带算法采用改进的MUSIC算法,降低了DOA高分辨力估计所需要的信噪比。计算机仿真对比了MUSIC算法和改进后算法的空域分辨力,同时也对比了不同信噪比下2种算法的性能。仿真结果表明,改进后的算法无论在适用信噪比条件还是分辨能力上均有较大提高。最后采用某型水下航行器的实航数据对算法进行验证,验证结果表明该算法可在实际应用环境中获得良好的DOA估计。     

基于声波的潜艇应急通信技术研究

潜艇发生紧急情况时,需要封闭舱室。舱室封闭后,舱内舱外无法进行通信,这给救援行动的开展带来很大的困难。文章通过对各种形式的声波在钢板中的传播特性的研究,提出了一种基于声波传输的应急通信设备方案,可有效地解决潜艇救援中缺乏通信手段的问题。     

复杂干扰环境下水声通信抗干扰技术研究

重点对盲源分离干扰抑制方法进行了原理论述,建立了卷积混合和分离模型,提出了盲解卷积混合准则,并针对复杂干扰环境下水声通信场景进行了信号干扰抑制的仿真分析,得到了较为满意的结果。     

声诱饵电子舱散射声场对接收信号影响研究

声诱饵是水声对抗中的重要武器,其对抗性能受接收信号质量的影响,而电子舱的散射声场是引起接收信号畸变的因素之一。为此,本文利用有限元软件COMSOL Multiphysics计算诱饵电子舱的散射声场,通过频域间接法获取有/无电子舱时的接收信号,利用相关分析法获取两信号之间的相关系数,进而评估接收信号受电子舱影响的畸变程度。仿真结果表明,接收信号质量和散射声压呈负相关,接收点远离电子舱、置于电子舱圆头正前方以及采用具有吸收特性的材料可以有效地提高接收信号的质量,在工程应用中具有指导意义。     

基于DSP的波束形成算法并行实现方法研究

分别以延时求和波束形成和频域相移波束形成为例,讨论了基于DSP系统的不同波束形成方法下任务的并行划分,并在基于TMS320C6416的分布式硬件处理板上对两种方法进行了仿真和实现,对其性能进行了分析和比较。     

能量法估计全息面信噪比研究

在近场声全息技术中,全息面信噪比是一个非常重要的参数,但无法直接测量得到.为了解决该问题,给出了基于能量法的波数域内信噪比估值公式,并根据该公式分析估值误差的来源,指出全息面采样间隔对估值具有重要影响.为了判别估值是否准确,提出了选取全息面不同区域的数据进行重复估计的判别方法.当估值不准确时,指出可以通过减小全息面采样间隔来降低估值误差.仿真给出满足不同误差条件的不同采样间隔所对应的最大信噪比估值,可作为实际应用中的参考.     

船载多目标水声跟踪系统的实时阵列信号处理

本文介绍一种船载多目标水声跟踪系统，它以多片ＴＭＳ３２０Ｃ２５ＤＳＰ为核心采用并行处理技术，以达到对下快速目标实时准确定位的目的。     

基于FPGA的水声信号数字下变频的实现

随着声呐信号处理技术的发展,其对系统的软、硬件资源要求越来越高.利用数字下变频技术,可极大地降低其信号处理资源要求.结合Matlab,仿真研究整个下变频过程,验证分析水声信号数字下变频的正确性.在此基础上,应用Verilog语言移植算法到FPGA内部,在Signaltap II下观察过程变量及结果,并导入Matlab进行数据分析.该技术对于声呐信号处理具有实用价值,并已成功应用于某声呐设备.