****OFDM水声通信自适应调制算法研究

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出了利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量实时评估的方法,通过信道长度自适应修正机制,实现了对未知水声信道高精度、快速估计;针对水声信道造成的OFDM子载波特性差异,基于信道估计结果,提出了在码元总速率、能量约束条件下,各个OFDM子载波局部速率、功率优化分配的自适应调制算法,相比于传统的等功率、速率分配算法,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了本文研究内容的有效性。     

OFDM水声通信自适应调制算法研究

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出了利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量实时评估的方法,通过信道长度自适应修正机制,实现了对未知水声信道高精度、快速估计；针对水声信道造成的OFDM子载波特性差异,基于信道估计结果,提出了在码元总速率、能量约束条件下,各个OFDM子载波局部速率、功率优化分配的自适应调制算法,相比于传统的等功率、速率分配算法,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了本文研究内容的有效性。     

正交频分复用水声通信自适应调制算法

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量评估的方法。通过信道长度自适应修正机制,实现对未知水声信道的高精度估计。针对水声信道造成的正交频分复用子载波特性差异,基于信道估计结果,提出在码元总速率、能量约束条件下,各个正交频分复用子载波速率、功率优化分配的自适应调制算法。与传统的等功率、速率分配算法相比,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了研究内容的有效性。     

基于OFDM技术的水声语音通信系统设计与实现

为了克服水声信道具有的有效通信带宽及其时变、空变等特性,采用了能够有效抗频率选择性衰减、抗多径干扰以及具有很高频谱利用率的正交频分复用技术;使用AMBE-2000芯片对语音编码进行压缩,设计了适用于水声信道环境下的实时语音通信系统,并对系统的主要硬件电路和软件设计进行了分析;对语音信号作了插入舒适噪声、回波消除、音量控制等处理;最后,进行了系统联调和水池试验,结果显示:该语音通信系统通话清晰,证明了该系统的有效性和实用性.     

航海中水声通信技术运用分析

较为常见的航海通信技术包括探测声呐、导航声呐、定位声呐、激光通信、水声通信等,本文主要以水声通信技术为例,介绍了水声信道基本特征、技术的应用方式选择以及在母船与多水下平台沟通中这一技术的应用,以期通过推动水声通信技术高效发展的方式,为海洋世界深入探索提供支持,希望能够给读者带来启发.     

TCM在基于OFDM的水声通信系统中的应用研究

信道带宽窄、强多途、强噪声干扰一直是水下信息高速、可靠传输的主要障碍,文中提出用网格编码调制技术(trellis-coded modulation,TCM)与正交频分复用技术(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)相结合的传输体制可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题。详细介绍了TCM、TCM-8PSK的原理及在基于OFDM的水声通信系统中的应用,理论分析和计算机仿真结果表明,使用该传输体制的水声通信系统能在不损失数据速率也不增加带宽的情况下能使编码增益提高3 dB左右,水声通信系统的性能得到明显改善。     

稳健水声信道判决反馈盲均衡算法研究

水声信道中严重的多普勒频移效应和大量的脉冲噪声会对判决反馈均衡算法的稳健性和抗多径性能造成恶劣影响,从提高判决反馈盲均衡算法稳健性的角度出发,采用前、反均衡滤波器系数变化量的Euclid范数作为代价函数,提出了一种新型判决反馈盲均衡算法,并针对算法存在的问题,引入判决导引、锁相、判决正方形机制进行了改进。仿真结果表明,在高阶QAM通信系统中,新的判决反馈盲均衡算法在保持判决反馈机制优势的同时,大大提高了算法的稳健性,同时表现出收敛能力强、收敛速度快等综合性能。     

通信时滞下的鱼雷战术群协同导航算法

针对多鱼雷协同导航存在的水声通信时滞问题,基于同步钟测距信息和时滞的通信信息,设计了状态无偏协方差一致最优准则下的估计滤波算法,可准确估算通信时滞下的测距新息方差,有效抑制通信时滞情况下鱼雷的位置误差增长,得到较精确的鱼雷位置信息。仿真结果证明,该算法在通信短时滞情况下可有效提高多鱼雷战术群的导航精度。     

TDS-OFDM雷达通信共享信号波形设计

在使用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号的雷达通信一体化系统中,循环前缀(Cyclic Prefix, CP)和导频的存在,使得共享信号在自相关运算中出现较高的副瓣电平,严重影响雷达检测性能。针对这个问题,提出一种新的基于时域同步OFDM(Time Domain Synchronization OFDM, TDS-OFDM)的共享信号形式,该信号利用训练序列填充保护间隔,同时完成同步与信道估计,从而避免了CP副瓣和导频副瓣的出现。首先分析TDS-OFDM共享信号的模糊函数,然后通过训练序列的优化设计,有效降低TDS-OFDM信号的距离峰值副瓣,同时保持训练序列自身良好的自相关性能。理论分析与仿真表明,相对于CP-OFDM,TDS-OFDM共享信号更加适用于雷达通信一体化系统。     

阻塞式干扰环境下LDPC编码跳频通信优化方案

为进一步提升阻塞式干扰环境下跳频通信系统的抗干扰能力,在信道估计良好的情况下,利用混合信道下优化的低密度奇偶校验码(LDPC)度序列对跳频通信系统进行了改进。仿真验证2048码长、0.5码率在40%删除概率度优化序列下的性能较高斯信道下优化度序列性能在10-5误码率下提升0.62 dB。并针对实际作战使用问题提出了一种低复杂度的折中的使用方案。     

基于UUV支持的水下协同作战研究

未来水下协同作战将成为夺取制水下权的重要作战形式.阐述了UUV(Unmanned Undersea Vehicle)对水下战斗单元"协同作战"支持的裨益.提出了在保证水声通信畅通的前提下,基于UUV支持的水下战斗单元协同作战要解决的若干关键技术领域.重点阐述了传感器管理技术、水声通信网络技术、数据分发技术、水下多传感器信息融合技术等的基本特点和相关问题解决的基本方法.研究并提出了以UUV为水下中继通信平台的水下战斗单元"协同作战"模式的主要功能及结构框架.     

A novel noise reduction technique for underwater acoustic signals based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,minimum mean square variance criterion and least mean square adaptive filter

Underwater acoustic signal processing is one of the research hotspots in underwater acoustics. Noise reduction of underwater acoustic signals is the key to underwater acoustic signal processing. Owing to the complexity of marine environment and the particularity of underwater acoustic channel, noise reduction of underwater acoustic signals has always been a difficult challenge in the field of underwater acoustic signal processing. In order to solve the dilemma, we proposed a novel noise reduction technique for underwater acoustic signals based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise (CEEMDAN), minimum mean square variance criterion (MMSVC) and least mean square adaptive filter (LMSAF). This noise reduction technique, named CEEMDAN-MMSVC-LMSAF, has three main advantages: (i) as an improved algorithm of empirical mode decomposition (EMD) and ensemble EMD (EEMD), CEEMDAN can better suppress mode mixing, and can avoid selecting the number of decomposition in variational mode decomposition (VMD); (ii) MMSVC can identify noisy intrinsic mode function (IMF), and can avoid selecting thresholds of different permutation entropies; (iii) for noise reduction of noisy IMFs, LMSAF overcomes the selection of decomposition number and basis function for wavelet noise reduction. Firstly, CEEMDAN decomposes the original signal into IMFs, which can be divided into noisy IMFs and real IMFs. Then, MMSVC and LMSAF are used to detect identify noisy IMFs and remove noise components from noisy IMFs. Finally, both denoised noisy IMFs and real IMFs are reconstructed and the final denoised signal is obtained. Compared with other noise reduction techniques, the validity of CEEMDAN-MMSVC-LMSAF can be proved by the analysis of simulation signals and real underwater acoustic signals, which has the better noise reduction effect and has practical application value. CEEMDAN-MMSVC-LMSAF also provides a reliable basis for the detection, feature extraction, classification and recognition of underwater acoustic signals.     

水声通讯系统的时空处理

从理论上分析了水声通讯系统的时空处理问题,给出了该系统时空处理增益的计算方法和系统的原理框图,提出并实现了减小误码及干扰抑制方法,最后给出了实验的结论．     

基于Langevin型随机共振的水中目标线谱检测

将Langevin型双稳态随机共振系统应用于水声时变线谱信号的检测,提出了设计水声线谱检测系统可以利用的外在参数。在水听器端建立了时变线谱模型,考查了随机共振系统对水声环境的适应能力。实验发现在信噪比变化、声压起伏、线谱漂移等情况下,系统都能较好的工作,为水声领域新型线谱检测系统的设计提供了依据。     

An air cavity method for increasing the underwater acoustic targets strength of corner reflector

In order to improve the underwater acoustic target strength of corner reflectors, according to the principle of acoustic impedance mismatch of the boundary layer, the method of using air cavity to increase the underwater acoustic target strength of corner reflectors is proposed. The acoustic reflection coefficients of underwater air layer and single layer metal sheet are calculated and compared. The results show that the reflection coefficient of single layer metal sheet is greatly affected by frequency and incidence angle, and the reflection coefficient of air layer in water is large and little affected by frequency and incidence angle. On this basis, a new kind of airfilled cavity corner reflector is designed. The acoustic scattering characteristics of underwater airfilled cavity corner reflector are calculated cumulatively, and the results are compared with the monolayer metal sheet corner reflector. The simulation results show that the acoustic reflection effect of the airfilled cavity corner reflector is better. In order to verify the correctness of the method, the test was carried out in the silencing tank. The experimental results show that the simulation results are in good agreement with the experimental results, and the airfilled cavity can improve on acoustic reflection performance of the underwater corner reflector.     

MPP Fortran 程序中串行循环的优化

在大规模并行处理系统中,通讯开销是影响程序性能的一个重要因素。本文提出了一种ＭＰＰＦｏｒｔｒａｎ程序中串行循环的优化技术：在串行循环中加入同步控制、将串行循环转换成共享循环。该技术能减少通讯开销、提高程序的性能。     

SINS/DVL/AST水下组合导航中的鲁棒信息融合方法

捷联式惯导系统由于自主性强等优势成为自主式水下航行器长航时、长航程导航的主要手段。针对水下环境中外部多导航传感器如多普勒计程仪提供的测速信息和水声单应答器提供的位置信息容易受到非高斯噪声污染的问题,提出基于马氏距离算法的联邦鲁棒卡尔曼滤波算法。在联邦鲁棒卡尔曼滤波算法中,通过马氏距离算法引入膨胀因子,对量测噪声协方差阵进行膨胀,以实现非高斯条件下水下组合导航系统鲁棒性的提升。同时基于子滤波器的滤波性能对信息分配系数进行自适应调整以确保水下组合导航系统的高精度。基于江试试验实测数据进行水下组合导航半物理仿真试验,试验结果表明:相比于传统的联邦卡尔曼滤波算法,联邦鲁棒卡尔曼滤波算法可在非高斯条件下实现更高精度、更加稳定的组合导航；能够满足水下组合导航系统对容错性和鲁棒性的要求。     

一种基于超短基线的高精度多目标水声定位技术研究

超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。信号设计是多目标水声定位系统的关键。与常规的跳频序列相比,COSTAS阵列具有良好的相关特性。文中对COSTAS跳频信号进行了分析,仿真结果表明,由它构建的跳频信号有着较好的多目标信号抑制能力,并且可以找到合乎系统要求的多目标信号编码组。试验结果也证明了采用这种基于COSTAS阵列的跳频工作方式较为适合水下多目标声学定位。