我院水声所五项成果通过部级评审

我院水声研究所部分科研人员经过四年奋斗完成了五项水声专业领域的研究课题,最近通过中船总公司主持的由国内58位水声专家和研究人员组成的评审委员会的技术评审。其中一项达到世界先进水平,四项处于国内领先地位。这五项成果中,《水下声基阵—接收相控阵课题》是“六五”期间国防重点科研项目。与会专家们认为,该课题难度大,研究周期短,在国内外起到了一定的开创性作用。达到     

湖泊环境下的水声目标检测的标志性特征

以某研究所采集的湖泊环境下的水声目标信号的实测数据为实验样本,在对其进行预处理的基础上,提取了能够表征水声目标特性的15个标志性特征,并通过机器学习算法对水声目标进行自动识别,以验证这些标志性特征的性能.这组标志性特征对静止目标的识别率高于98%,对移动目标的识别率约90%,且AUC面积均保持在0.95以上的水平.实验结果表明:本文所提取的标志性特征能够在特征数量少,不依赖于深度学习方法的条件下,以极低的计算复杂度实现对水声目标的准确检测.     

水声通信技术研究进展

介绍水声通信技术的发展历程与技术现状.围绕水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学)水声通讯课题组的研究方向,介绍课题组在水声信道传输特性与匹配方法,水声语音、图像、数据通信技术研究,水声网络与立体通信等领域的研究进展和研究成果.     

创新载体推介(10)

<正>中国船舶重工集团第七一五研究所中国船舶重工集团第七一五研究所(简称"七一五所")始建于1958年,为世界500强企业中国船舶重工集团公司的成员单位,坐落于风景秀丽的杭州西子湖畔,是我国专业从事声学、光学、磁学探测设备研制的重点军工骨干研究所。所内设有声纳技术重点实验室、水声一级计量站等国家级技术机构,拥有     

水声换能器在海底通信中的研究

为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作,封堵器海底工作中采用了水声通信技术。水声换能器在水下通信过程中起到了无可替代的作用。整个水声通信过程可以归结为首先由PC机发出指令给调制解调器,经功率放大匹配后送至水声换能器,水下部分按逆方向接收。本文对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究,并利用中国科学院水声研究所研制的FSQ-37型水声换能器,进行了换能器性能测试试验,确定了水声通讯的载波频率。水声换能器的研究将会对海底石油管道水下维修时通信的稳定性和可靠性提供较高的保障。     

水声通信网络信道建模与仿真研究进展

水声通信网络在海洋目标定位和导航、资源勘探和开发、环境感知和监测等领域有重要应用,其中水声信道特性研究及其建模与仿真是建立通信网络的基础,而目前水声通信网络中的信道建模与仿真尚未有公认的标准方法.因此,基于对水声信道传播特性的分析,探讨了典型水声信道特性给水声通信网络设计带来的挑战;对比了经验模型、声场模型、基于本征路径的多径信道模型和基于统计特性的时变信道模型等水声信道模型,仿真结果表明:水声信道结构的变化明显影响接收性能;阐述了基于水声信道特性的水声网络仿真工具和方法,分析了其特点;最后进行了总结,并展望了未来水声通信网络信道建模与仿真的发展方向.     

基于LabVIEW的水声通信网络节点技术研究

随着军事和民用领域对水声通信和水声通信网需求不断加大,分布式水声通信技术的构建与应用成为水声通信研究的热点.采用LabVIEW虚拟仪器编程软件与美国NI的CompactRIO硬件模块,构建4FKS-FH水声通信调制解调器(MODEM),并设计了自动增益控制、同步跟踪以及信道编码:交织与卷积码等模块.通过多次水池及海试试验,验证了该水声MODEM性能的有效与可靠性,为构建更为复杂的多节点水声通信网络提供坚实的基础.     

水声通信信道中的OPNET建模与仿真

针对水声通信网络信道的实现开销大、复杂性高的特点,提出了一种能够仿真分析水声通信网络的有效方法.该方法分别使用OPNET中的Propagation-Delay-Stage,Receiver-Power-Stage和Background-Noise-Stage三个工具来仿真水声信道中的传播延迟、发射机功率和水声噪声(水声噪声包括紊流、船运、风波和热噪声).其中,Propagation-Delay-Stage采用MacKenzie速度模型;Receiver-Power-Stage中有Thorp,Schulkin&Marsh和Francois&Garrison 3种传播损失模型.在该方法中,首先仿真比较了取不同传播损失模型时的水声信道,然后根据仿真结果选择一个合适的水声信道,并采用MACAW协议来仿真水声通信网络.最后,通过仿真实验对整个水声通信网络的吞吐量、误码率、丢包率进行了分析.实验结果表明,采用该方法能够有效地仿真水声通信网络.     

长基线水声对接引导系统

由我院水声工程系惠俊英、张占基、丁士圻等同志研制的《长基线水声对接引导系统》是国内第一个自行研制的近程精密水声定位导航系统。该系统由水下应答器基阵和船载系统主机两大部分组成。其基本用途是对水下或水面运动船只进行精确定位或引导。有效引导半径为100米,10米内测距精度为2厘米,定位精度不劣于13厘米,能在屏幕上给出实时船位、航迹图象和各种运动参量,能精密测深和给出水下目标首尾线方位。可与动力定位系统的控制汁算机直接接口作为声学传感器。水下应答器重量轻(11.9公斤),体积小     

国外水声对抗技术和设备

介绍国外的水声对抗技术，重点介绍几种典型的水声对抗设备：压制型设备；诱骗型设备；侦察型设备。最后总结水声对抗技术的发展趋势，并对我国的水声对抗技术研究提出展望。     

基于字典设计的正交线性调频信号复用水声通信系统

基于离散菲涅耳变换的正交线性调频信号复用技术(OCDM)具有一定的抗多径能力,近年来成为极具潜力的水声多载波通信方法.然而,由于水声信道严重的多径扩展和多普勒扩展,降低了OCDM水声通信系统可靠性,限制了OCDM应用于水声通信系统的可行性.为了增强OCDM水声通信系统的抗多径和抗多普勒能力,可以通过改变载波的时频特性以...     

浅海水声通信网的FH-CDMA方案研究

首先简要介绍了水声通信网的概念和设计要求，然后对水声通信网的多址技术进行了探讨，提出了一种稳健的、适用于浅海水声通信网的跳频码分多址(FH-CDMA)方案．通过对浅海水声信道进行建模仿真，并在此基础上构建网络仿真系统，分析并比较了FH-CDMA方案在不同传输条件下的水声信道中的性能．仿真实验表明：在浅海信道环境下该方案具有较强的适应性．     

基于改进谱减算法的水声通信信号检测方法

针对水声信道环境噪声干扰严重,信号接收信噪比低,导致水声通信信号检测困难的问题,本文在传统双滑窗检测的基础上,提出基于改进谱减算法与双滑窗检测相结合的水声通信信号检测方法。借鉴语音信号增强思想,将接收的水声通信信号进行谱减降噪处理,提高信号接收信噪比;结合双滑窗检测技术,实现负信噪比下水声通信信号的检测。仿真结果表明,在接收信噪比为-10 dB的情况下,仍可实现水声通信信号的正确检测。     

基于截获因子的直序扩频水声通信隐蔽性能分析

研究了对数正态衰落水声信道条件下直接序列扩频通信的隐蔽性能.首先建立水声隐蔽通信系统模型,提出了基于可检测距离的截获因子作为衡量水声通信系统隐蔽性的方法.理论研究了直接序列扩频信号经过对数正态衰落水声信道传输后,截获接收机能量检测工作特性以及通信接收机同步相关检测特性和扩频通信误码性能.仿真分析了不同的信道衰减参数及信号参数、调制方式等对水声通信系统隐蔽性能的影响.仿真结果表明:在对数正态衰落水声信道条件下,直序扩频通信具有低截获通信能力;在一定条件下,降低发射载波频率、增大信号时间带宽积、降低调制阶数和通信速率将有利于提升水声通信隐蔽性;浅海信道比深海信道更利于隐蔽通信,近程水声通信比中远程通信更容易实现隐蔽.     

应用于水声OFDM通信系统的基于维纳滤波的信道估计

为了进一步提高水声OFDM通信系统的性能,本文主要研究了水声OFDM通信系统中基于维纳滤波的信道估计算法.该算法结合了水声信道的特点,采用梳状导频图案,对传统的LS算法进行了改进.在完成计算机仿真的基础上,该算法还在实际的水声信道厦门大学实验水池和厦门港浅海域进行实验.实验结果表明,该信道估计算法具有较好的精确度和稳定性,能够有效提高水声OFDM通信系统的性能.     

π-旋转LDPC码在浅海水声信道中的性能研究

浅海水声信道具有快速时变、严重多径干扰和多普勒频移的特征,为保证水声数据传输的可靠性,需采用纠错能力强、编译码复杂度低的信道编码技术.低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码凭借其逼近香农限的优势被选为水声信道编码方案,但其构造复杂度有待优化.本文介绍了一种码率为1/2的π-旋转LDPC码的构造方法,研究其在水声信道上的性能,并结合实际水声信道特点选择编译码参数.仿真结果表明:π-旋转LDPC码在浅海水声通信系统中可行有效,与准循环(quasi cydic,QC)LDPC码性能接近,优于随机LDPC码,在码长1 024bit、译码迭代次数为50时基本能满足水声通信误码率10-4的要求.π-旋转LDPC码对数据的存储空间需求相对较小、易于硬件电路实现,在水声通信系统中有广泛的实用前景.     

中国古典园林水声景的空间营造手法探析

【目的】从声景角度为中国古典园林水景的研究提供新的视角,借助探讨水声景的空间营造手法,为园林声景理论与实践提供可借鉴的建议,为营造出更有特色的水声景点奠定良好基础。【方法】结合中国古典园林中的水声景实例探究水声景点的空间营造手法,以满足古典园林声景的3个基本要素为标准,筛选出34个水声景点,分析蕴含声景要素的空间营造要点。【结果】水声景点常借助地形高差、山石堆叠或者天然山泉产生声音,分为流水、跌水、泉水3种类型。声源分布类型包括点状、线状和面状分布。空间环境上,常采用植物、山石、墙体、水体等要素对水声景点进行不同程度的围合,包括整个声景点被围合、声源处被围合、接收点被围合等方式。接收点上,亭是被采用最多的建筑形式。【结论】中国古典园林水声景的营造手法主要以流水为乐声,借山石地势以围合空间,设亭以欣赏水声。     

基于定点DSP的浅海水下通讯控制技术

介绍了一种应用于浅海的基于定点DSP的跳频水声遥控通讯及控制技术.在浅海环境水声信道的多途效应造成水声通讯质量急剧下降的情况下,利用跳频编码抗多途干扰的优势及DSP芯片强大的实时数据处理功能,实现低误码率的水声遥控和控制.目前该技术已成功地应用于相关试验控制系统中.     

采用时间反转的调频水声语音通信方法

调频语音通信技术具有抗干扰性能好、易于实现的特点,但在水声信道多径条件下调频体制传输的水声语音质量受到严重影响.针对此问题在调频语音通信体制下引入时间反转处理,通过抑制多径效应聚焦能量提高信号信噪比,改善调频水声语音通信性能,并采用客观语音质量评估(perceptual evaluation of speech quality,PESQ)方法对调频水声语音通信质量进行评估.海洋试验证明,时间反转处理可有效提高调频水声语音通信系统性能.     

基于相空间重构和核主分量的水声信号增强

多径衰落是水声信道的主要特征,利用多径衰落信道具有的混沌行为,提出一种新的抗多径干扰的方法.建立基于混沌相空间的水声信道模型,利用核技巧φ(x)·φ(y)=k(x,y),通过核主分量分析提取相空间数据中累积贡献率达到90%的非线性核主分量,然后利用核主分量逆向投影回原相空间,通过去掉噪声干扰等次分量,提高水声衰落信号的信噪比.基于实测水声数据的仿真实验结果表明,该方法能将chirp水声信号信噪比提高7.76 dB,达到对多径衰落水声信号增强的目的.