基于电场感应的水下无线电力传输

为了验证水下电能传输的可行性和研究影响传输效率的因素,采用电场耦合原理进行了简单的无线充电电路设计,对电场耦合式无线电能传输的系统结构和基本工作原理进行介绍,分析了其相比于磁场耦合方式的特点,以及由此带来的相应优势,通过多物理场仿真模拟极板间电场分布,设计了一种LC双边的CPT系统,采用单片机组成脉宽调制控制电路并用功率放大电路模块组成发射端和接收端。结果表明了运用电场耦合原理进行无线充电的可行性,在研究中发现极板间的传输距离是影响水下无线充电效率的一个因素,而且两个电极之间的杂散电容也会影响极板间的功率,所以由于极板间隙的存在极板间的功率损耗较大。所提出的LC双边CPT系统,不仅实现了水下无线电能传输,还保证了在一定距离和频率下传输效率的稳定。     

电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合机构

基于电场耦合原理对水下无线电能传输系统进行建模分析,并简述其基本工作原理。对水下无线电能传输系统的关键部分耦合机构进行重点研究,包括水下耦合机构等效电容值的计算、电场分布情况、传输距离对其影响及功率损耗分析,并与空气中耦合机构进行对比。得出结论如下:(a)水下耦合机构的等效电容值比在空气环境中大,并且不受传输距离的影响;(b)增大工作频率和接收端负载,可以减小耦合机构的损耗。设计水下电场耦合无线电能传输实验系统,验证了上述结论。     

基于PCI的串行通信系统设计

本文以RS-422串行数据传输为例,介绍了基于PCI总线的串行通信系统的设计方法。在本系统中,PC主机产生需要传输的数据信号,通过PCI总线存储在信号发生卡的存储设备中,在FPGA的逻辑控制下,并串转换后以RS-422串行输出,然后在接收端对数据进行接收,并通过PCI总线将接收数据显示在PC机上。本文从硬件设计、FPGA设计两个方面详细阐述了通信系统的设计方法。     

水下机器人集群通信系统设计及实验分析

针对水下机器人集群通信平台在实际运用中存在多普勒效应、易受水质和障碍物等影响产生误码的问题，提出一种基于弱电鱼感知机理的水下仿生电场通信系统。该系统根据仿生电流场通信原理，通过两对发射接收电极传递信号，设计了一套基于幅移键控原理的现场可编程门阵列（FPGA）数模混合电路。首先，为实现平台低功耗及小型化，模拟电路通过合理选型并进行画板制版，具体的发射电路包含幅移键控调制电路以及半桥驱动放大电路，采用低零漂高精度仪表运放提取接受电极两端电势差；其次，为了提高水下机器人集群通信距离实时变化时通信系统的稳定性，通过FPGA增益控制数字电路控制可编程放大器实现自适应倍数放大；然后，采用FPGA模数转换数字驱动电路驱动模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号；最后，通过整流滤波数字电路整流后设计幅移键控非相干解调数字电路输出二进制数据流后由串口电路传输至树莓派中进行数据处理。仿真分析了不同尺寸不同形状障碍物对水下电场通信影响，并进行水下通信实验，结果表明：在淡水中电导率为4.87×10^-4 S/cm条件下，所提出的水下电场通信系统可实现通信距离为2.4 m时误码率为0,且水下电场...     

水下与空中平台蓝绿激光通信关键技术研究

研究瞄准水下大型作业平台与空中平台间通信的需求,利用海水光学窗口—蓝绿激光波段来建立水下与空中平台的通信链路,提供一种通信速率高的直接通信技术手段。建立一套水下平台与空中平台之间的蓝绿激光通信的演示系统,实现我国典型海域水下80 m与空中2000 m平台进行通信,通信速率大于2.5 kbps,通信误码率小于1×10-5。获取激光通信的信道特征和激光传输规律,为研制水下平台与空中平台通信的实际系统奠定技术基础。在充分研究激光束在海水、海气界面的传输特征的基础上,采用PPM调制和RS编码技术将信息高速调制短脉冲绿光全固态激光器,利用水下发射系统发射出海面,安装在空中平台上的激光通信接收终端根据预先已知的水下发射系统位置,将接收系统指向海面,获取水下发出的激光,通过信息解调解码来提取信息。设计和研制出电光调Q的高重复频率全固态激光器,通过特殊设计的光学系统,激光器输出光束变换分布使得海浪影响最小化。通过优化设计的接收光学系统,实现大视场、窄带和高灵敏度接收,采用软件解调解码方式获取信息。水下发射系统利用海床基实现沉底作业,最大放置深度大于80 m,通过复合电缆和光缆与船载控制设备联接,实现供电和控制。接收系统安置在直升机,空中飞行高度2189 m。除了开展蓝绿激光通信技术研究、信道特征研究外,还突破高重复频率蓝绿全固态激光器技术、宽视场窄带接收技术、高速信号调制编码和低误码率信号解调解码技术等关键技术,同时开展海上试验,获取试验数据。研究成果可以直接应用到空中平台与水下平台间的通信系统,为空中平台与水下作业平台之间增加一种快速的通信手段,可以应用于海洋水下监测平台、传感网络和水声通信节点等的数据传输。研究成果可以应用于构建海洋立体通信网络体系,同时,研究所衍生出的蓝绿激光技术、微弱信号探测等技术,也可应用到机载激光遥感、海洋水下激光探测以及深海资源探测技术中。     

电流场透地通信电场的数学建模与分析

电流场透地通信系统通过收发两端插入地下的电极,以电场电流的形式承载信息数据,完成信号的发送和接收,能够实现超过300米的传输范围,并且具有传输衰减小、天线尺寸小、灵活性好等优势。为了有效提高电流场透地通信系统的性能,了解地下电场的分布是具有十分重要意义的。本文构建了地下电场的三维模型,给出了三个电场分量的完整显式解,并基于模型与表达式,仿真分析了收发天线的偏移量、相对方位、长度以及工作频率对电场分布的影响。结果表明,通过合理地选择这些参数能够有效提高接收电极的接收电压,从而改进地面与地下的通信效果。     

基于SDRAM的网络延时器的设计与实现

数据通过不同类型的通信系统进行传输,由于数据传输链路的差异,导致数据到达接收端时间存在差异,网络延时器的设计在传输较快的数据的前端插入一个延时,使不同网络的传输数据同时达到接收端,避免了时延差所造成的数据处理失真等问题。     

光MIMO-OFDM预编码矩阵优化

由于水下非成像光多输入多输出正交频分复用(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing,MIMO-OFDM)通信系统采用强度调制-直接检测的通信方式,缺失频率和相位分量,不同光源的光束在接收端相互叠加,因此其信道相关性强,误码率(bit error rate,BER)高。针对这一问题,提出一种基于非成像光MIMO-OFDM接收信号欧氏距离的预编码算法。假设发送端预知信道状态信息,在满足光信号非负性和总功率受限的约束下求解最优预编码矩阵,通过对不同光源分配不同的功率实现最大化接收信号的最小欧氏距离。系统发送端通过预编码矩阵对信号进行预编码,接收端通过最大似然方法对最大化欧氏距离的接收信号进行解码。仿真结果表明,与基于奇异值分解的光MIMO预编码算法相比,提出的算法在总功率不变的前提下,进一步降低了非成像光MIMO-OFDM系统误码率。     

紫外散射通信实验系统及其性能分析

设计了一种基于紫外发光二极管(LED)的大气散射通信系统,利用非视线单次散射模型仿真分析了紫外光大气散射通信的接收光功率与通信距离之间的关系以及不同宽度的发送光脉冲在接收端的脉冲波形展宽.构建了紫外光散射通信实验系统,实现了语音和数据传输,并对系统的通信距离和收发仰角进行了实验研究.仿真分析与实验结果显示:日盲区紫外光在大气中散射传输时由于大气粒子的强烈散射与吸收,传输损耗较大,距离每增加10倍,接收功率下降20dB,因此日盲区紫外光大气散射通信适用于近距离通信场合;近距离传输时散射造成的光脉冲多径展宽为微秒量级,对中低速通信系统影响较小;单个紫外LED发光功率较低,可通过多个LED阵列来提高发射功率,增大通信距离.     

瑞利衰落信道上分集接收技术性能分析

移动通信环境下的多径衰落对传输的信号有很严重的影响,可使接收信号的幅度、相位和到达时间剧烈变化,引起接收端的信号畸变,导致通信系统性能下降。在各种抗衰落接收技术中[1],[4],分集接收技术是简单且有效的技术之一。本文首先分析了多径衰落信道模型;然后,介绍了三种分集接收技术;最后,利用计算机仿真,分析了分集接收技术对多径Rayleigh衰落信道的改善效果。     

基于Simulink的CDMA通信系统原理仿真

利用Simulink仿真软件对CDMA通信系统进行了仿真,得到基带信号源与通过CDMA通信系统的接收信号的时间波形图。仿真结果表明．在无噪声的背景下,在接收端能够完整恢复出各路信号,从而实现CDMA通信系统的多路复用。证明了CDMA通信系统仿真模型的正确性。     

机器人载体竖直站立实时检测系统的数据分析

介绍了节杆式水下机器人运动控制及其应用,对变间隙动极板电容传感器电极间的静电吸力进行计算,利用电容动极板间距微小改变分析了测量分辨率、极板间电压及振荡器输出信号频率有最大值,给出方案设计的理论依据.     

高速无线传输技术正交频分复用(OFDM)

1无线传输环境 无线信道(特别是陆地移动信道),由于地面情况的复杂性,发射的信号往往是经过多条路径到达接收端,即产生多径效应,从而造成接收信号相互重叠,产生信号符号间相互干扰,致使接收端判断错误,严重影响信号传输质量,这种特征为信道的时间弥散性.特别是当信号的传输速率较高时更是如此.这是因为当信号的周期很短,而信号传输速率又非常高时,在接收端信号符号重叠的程度将进一步加深,从而信号的干扰就更加严重.从另一角度看,当信号符号的传输速率较高时,信号带宽较宽,当信号带宽接近和超过信道相干带宽时,信道的时间弥散性将对接收信号造成频率选择性衰落[1].如果没有有效的克服时间弥散性或者说多径效应的方法,为了保证正确的数据传输,必须对信号的传输速率加以限制.可以说时间弥散是无线信道传输速率受限的主要原因之一.多径效应造成频率选择性衰落引起码间干扰,使得接收端正确解调困难.严重时,单靠增加发射功率提高接收端的信噪比并不能降低误码率,而OFDM(正交频分复用)技术是目前进行无线高速数据传输时克服多径效应的最有效的方法.     

一组混沌保密通信系统的理论探讨

混沌保主系统是用混沌系统中的状态作为密钥信号对信息信号进行编码，从而提高信号传输时的抗破译能力。信息信号在接收端系统被恢复出来，其中的关键在于接收端与发送端混沌系统要达到同步。本文构造了保密通信系统的发送端和接收端混沌系统，交 沌的同步归结为一个非线性一     

自适应窄波束在短波对跖通信中的应用

通过在接收端引入等效对跖点,将短波对跖通信转化成了若干个等效对跖通信链路。由于对跖通信收发两点间可传播方向很多并且各方向上存在具有不同传输时延和输出功率的传输模式,导致通信信道具有很强的频率选择性衰落特性。提出在发射端采用自适应天线阵列形成窄波束的方法, 在空间上将发射能量对准主路径同时抑制其他路径信号,增强了接收信号功率及提高相干带宽。计算结果证实了该方法的有效性。     

一种改进的差分混沌键控通信方案及其性能分析

提出了一种混沌通信的改进方案,将差分混沌键控(DCSK)中的参考信号和信息信号通过不同的线路信道或不同的频带信道传输,在接收端通过相关接收解调二进制数字信号.通过对其噪声性能进行理论分析和仿真分析可知,改进方案具有与DCSK相似的噪声特性,在混沌信号源带宽和信息信号长度相同的条件下,改进系统有更快的信息传输速率,并且改善了系统结构,提高了信号在传输中的安全性.     

自由空间激光通信系统信号光捕获策略简析

自由空间激光通信系统能够进行有效的数据传输之前,必须首先建立起稳定、可靠的光通信链路。这要求系统必须使发射端发射的光信号能确实到达接收端的探测器上,这是实现空间激光通信的首要环节。本文对通信双端捕获环节就捕获方式及扫描方式进行了探讨。     

埋地式无线传感器的磁感应通信天线模型

磁感应通信方式由于其传播特性不受介质电学特性影响、无多径效应、天线尺寸小等优点,非常适合在地层介质中或水下环境传输信号使用。然而其在近场衰减快的特点,也限制了传输距离。为增加通信距离,在Zhi Sun超材料天线模型的基础上,提出了一种改进的小型超材料天线模型,即在螺旋线圈内部增加铁氧体棒,随后又对球形超材料壳内用弱磁材料进行了填充。用Comsol对此模型进行了仿真,并比较了大半径线圈模型、大半径铁氧体模型、小半径超材料模型以及改进的小半径超材料模型在不同的填充物条件下接收端天线感应的磁场强度。仿真结果表明相同传播距离条件下,改进的小半径超材料天线方案的磁通信系统的接收端天线处的磁场强度最高;如果只对接收磁天线超材料壳内加填充材料而发送端天线壳内不加填充材料的情况下,改进的小型超材料天线模型的接收天线处耦合磁场强度相比大半径的线圈模型时接收天线的磁耦合强度提高了约20 dB.     

基于LVDS的高速数据传输技术实现

为实现高速数据采集系统中多路串行数据的内部传输,解决常规时钟同步所带来的时钟资源不足的问题,笔者采用异步通信方式在数据接收端设计了一种基于空间过采样的时钟数据恢复系统,通过介绍基于LVDS的高速数据传输技术,提出了基于过采样法的时钟恢复思想、原理解决方法,分析了时钟数据恢复过程,数据传输测试实验结果显示该系统可实现高速串行数据传输,为基于FPGA的高速数据传输,尤其是为多通道大数据量传输提供了可供参考的解决方案。     

基于复杂网络的多级混沌保密通信系统的研究

基于Lyapunov稳定性理论,研究了全局耦合网络的渐近同步,提出了一种全局混沌同步方案,并将其应用于保密通信.提出了一种复杂网络中多个节点之间进行多次加密的保密通信方法,在发送端,有用信号首先与混沌信号进行合成,然后将合成的混沌信号作用于另一个节点进行2次加密;在接收端,发送系统与接收系统同步以后,信道中传输的信号经2级解调后恢复出原有用信号.最后以Lorenz系统为节点进行数值仿真,验证了结论的可靠性.