基于BP神经网络的海洋声学仪器信号识别方法

分析了几种常用海洋声学仪器信号的基本特征,提出一种基于误差反向传播(back propagation,BP)神经网络,以实现对信号特征参数进行分类、识别的方法.该方法采用短时傅里叶变换提取信号特征参数,运用Levenberg-Marquardt算法训练BP神经网络.以实测海洋声学仪器信号的特征参数进行训练后,采用实测和仿真样本对BP神经网络的识别能力进行测试.实验结果表明,BP神经网络能够有效地区分不同海洋声学仪器的信号,识别准确率达到95%以上,且虚警率低于5%.该研究成果可用于识别海域中不同海洋声学仪器,检测海洋中声学仪器的工作状态.该识别方法对于其他海洋声信号的识别研究也有一定的参考价值.     

厦门海域中华白海豚定位click信号特性

对厦门海域中华白海豚的发声及信号特性进行研究,采用高频宽带数据记录系统获取了大量中华白海豚click信号,并利用Matlab软件和Excel 2007对这些信号进行时域和频域分析.结果表明:click信号通常以不同长度的序列形式出现,单个click信号长度分布在(33±4)μs;频谱能量分布广,低频至10kHz,高频达200kHz以上,具有单峰和双峰2种频谱结构,峰值频率、3dB带宽和10dB带宽分别为(113.3±16.3)、(48.3±14.2)和(113.3±16.4)kHz.中华白海豚click信号双峰的频率分布,为其在海底混响严重的浅海环境准确识别目标提供了保障.     

船用航迹仪的研究

用ＣＰＵ、ＣＲＴＣ及监示器组成电子海图，与ＧＰＳ接收机连接而构成航迹仪．其电子海图具有与纸质海图一样的直观效果．海图图象能移动、按比例放大或缩小，并具有描绘计划航线，记录并存储航迹等功能．其体积小，操作方便，易于推广应用．     

多通道数据采集与处理系统在深水网箱鱼群监测中的应用

深水网箱中的鱼群安全是深水网箱养殖发展中的一个重要问题.提出了一种采用多波束水声换能器(8波束)分区扫描深水网箱对网箱中鱼群分布状态进行实时监测的新方法,设计了一个基于先入先出技术(FIFO)和虚拟仪器技术(LabVIEW)的多通道数据采集、传输和处理系统,实现了深水网箱鱼群实时监测系统中8个通道回波信号的并行采集和实时处理、深水网箱海上养殖现场与陆地岸站之间的无线数据传输及终端显示等功能.海上现场试验结果表明:系统性能稳定,多通道数据采集与处理系统实时性强、操作使用方便,通过无线数据传输在岸站能实时监测到深水网箱内的鱼群分布和网衣状态,在推广深水网箱养殖安全配套设施上具有广泛的应用前景.     

线导鱼雷及其对抗仿真研究

在各种鱼雷导引方式中,线导由于不受鱼雷自噪声的影响而具有极佳的寻的性能.研究了其作为鱼雷寻的重要阶段(或者单独导引到底)的导引规律以及常见的弹道形式.研究指出,随着水声对抗系统和技术的发展,对鱼雷线导阶段的对抗也必须得到重视.结合"网络化水声对抗"的研究,提出了利用"水声对抗网络"与线导鱼雷进行对抗的思路和方法.通过仿真,就现有的对抗方法和基于水声对抗网络的对抗效果进行了对比,结果显示了所提方法的优越性,给出了可供水声对抗系统发展参考的相关结论.     

成年与幼仔斑海豹空气中声信号的特性比较

海豹科动物发声与其生命活动息息相关,记录其声信号并分析信号特征是海豹声学研究的一个重点.对斑海豹(Phoca largha)在空气中的发声及信号特性进行研究,对成年斑海豹与幼仔斑海豹的声信号特征进行比较,并利用Mat-lab R2011a等软件对这些信号进行时域和频域分析.结果表明:成年斑海豹在空气中声信号的持续时间分布在0.6～1.6s,平均值为1.15s,频谱能量集中分布在0.5～2kHz,峰值频率、3dB带宽和10dB带宽分别为(0.99±0.18),(0.22±0.17)和(0.69±0.16)kHz;幼仔斑海豹声信号平均持续时间为2.45s,比成年斑海豹长,频谱能量分布与成年斑海豹类似,峰值频率、3dB带宽和10dB带宽分别为(1.13±0.10),(0.11±0.10)和(0.61±0.44)kHz,其中峰值频率和3dB带宽变化范围均比成年斑海豹小.     

一种基于DSP的实时水声跳频通信系统研究

水声信道是一种极其复杂的时空频变信道,在进行水声通信中,必须克服强多途和大起伏等干扰.抗干扰能力强、隐蔽性好的跳频通信技术应用于水声通信领域,具有独特的优势,是近年来高稳健性水声通信技术研究中的一个热点.本文构建了一种基于DSP硬件平台的实时水声跳频通信系统,给出了系统编解码技术的实现方法.发射的帧信号由粗同步信号、细同步信号、时延信号和m序列生成的跳频信号组成,采用补零FFT的方法进行解码,提高了鉴频分辨率.通过实验室水池实验,验证了所设计系统在低信噪比条件下的可行性和稳定性.由于m序列生成的跳频图案隐蔽性强,该系统也可用于水声保密通信.     

多跳水声协作网络中的隐蔽通信与能量消耗优化

多跳水声协作网络可提高数据传输速率、降低系统整体能量消耗,但隐蔽性却大大降低.以在多跳水声协作网络中进行隐蔽通信为目标,研究了相同检测概率情况下如何选择最优跳数使系统功耗最小的方法.根据多跳水声协作网络隐蔽通信系统的检测概率计算模型和能量消耗计算模型,在兼顾检测概率与能量消耗的条件下,推导了系统最佳跳数的取值范围,并仿真分析了不同目标信噪比、通信距离等因素对系统跳数优化选择的影响.仿真结果表明,在给定的仿真条件下,多跳水声协作网络隐蔽通信系统的跳数取值在2~6之间,可满足检测概率小于0.5的隐蔽通信要求,同时系统能量消耗相对较低.     

台湾海峡近海水声信道传递函数仿真研究

水声信道传递函数特性对水声通信系统的性能有着重要的影响。采用美国海军GDEM（generalized digital environmental model）中全球气候态月平均声速数据,基于BELLHOP射线传播模型,对台湾海峡近海北、中、南部三个站点在不同季节的声速剖面下的传递函数进行了仿真研究。仿真结果表明,台湾海峡近海浅海声信道的传递函数为锯齿状,间断出现子通带。平均子通带宽度与声速剖面和海水的深度的变化密切相关。     

过取样D／A转换器中的双层量化技术

比较了在过取样Ｄ／Ａ转换器中使用一比特内部Ｄ／Ａ转换和使用多比特内部Ｄ／Ａ转换的性能，提出采用双层量化技术实现多比特过取样Ｄ／Ａ转换．理论分析和初步实验表明：本方法能极大地改进系统的性能，系统输出在信噪比和动态范围方面都有所提高．