迭代时反和自适应均衡联合的FMT水声通信

针对现有的滤波多音调制(FMT)水声通信需要使用较长的自适应均衡器来抑制水声信道中严重的多途效应引起的码间干扰这一问题,提出了迭代时反和自适应均衡联合的FMT水声通信方法.首先利用迭代方法构造的时反滤波器对解调后的各子载波信号进行滤波处理,然后利用自适应均衡器抑制残余的码间干扰.仿真分析和试验结果表明:由于迭代方法构造的时反滤波器可以显著压缩信道中的多途扩展,因此与仅使用自适应均衡的FMT水声通信方法及传统时反和自适应均衡联合处理的FMT水声通信方法相比,可以有效降低自适应均衡器的复杂度,并且通信性能更优.     

时间反转超宽带系统的空间谱定位算法

根据超宽带无线电技术的电磁波定位原理,提出了一种超宽带空间谱定位算法,结合多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法并利用超宽带信号源的频带分割获取多频下的时反算子.仿真结果有效地验证了本文所采用的方法具有良好的定位成像能力.     

基于信道特性的时反抑噪算法

在信号的超声波检测过程中,检测信号在转播过程中会混入噪声,以及超声波在传播过程中存在多径效应,会造成信号的失真,导致信号的信噪比降低,为了进一步的提高超声信号处理的时反抑噪性能,利用信道的特性,即频率选择特性,对时反算法抑噪算法进行改进,提出了基于信道特性的时间反转抑噪算法.由于多径信道的基本原理,使多径信道带有一定程度的频率选择特性,这个性质能够使含有缺陷的最终聚焦信号和不含缺陷的最终的聚焦信号进行数值运算,经过数值运算后的信号中,有用信号得到了进一步的增强,抑制了多径效应,使得检测系统的信噪比增益获得进一步的提高.此算具有可行性,具有更好的信号处理效果.     

浅海声信道特性研究

研究了浅海声信道特性.水声信道特性直接影响水下目标探测、定位、跟踪和水声通信的性能,通过仿真研究分析了信道频率特性呈梳状结构及信道多途扩展特性,并分析了收、发节点的布放位置对声信道特性的影响.以信道的互相关函数描述不同时刻信道之间的相关性,通过湖试数据分析了信道的时变特性.     

一种主动时反探测接收阵自聚焦

时间反转法是一种新颖的自适应聚焦技术,但多用在使发射能量聚焦在目标处,进而增强回波.提出的基于时反的探测接收自聚焦技术,使时反后的目标回波信号重新聚焦在接收阵列处,而不是目标处(或者虚拟接收阵列).通过这种改进,不但能得到更高的增益提升,同时聚焦后的简单波形结构也降低了后续信号处理的难度;应用此方案有利于降低时反的应用难度,也进一步降低了硬件要求.     

基于时间反转镜的自适应聚焦仿真研究

为在水下信号检测中消除水声信道的影响,实现最佳聚焦,在分析时间反转自适应聚焦原理的基础上,研究了时间反转镜(TRM)的自适应聚焦现象.在典型的水文条件下进行了TRM自适应聚焦的仿真研究.结果表明:在随机媒质中,TRM利用水声信道的相干多途特性获得聚焦增益,聚焦效果明显优于均匀媒质;聚焦信号的峰值比均匀媒质高23%.     

基于粒子群算法的认知水声通信多信道联合频谱感知技术研究

水声信道可用通信带宽极其有限,如何实现对水下频谱资源的有效共享成为亟需解决的问题,认知水声通信的提出为其指明了新的方向。考虑到水声信道严重的频率选择性衰落和多径效应等特殊性,将多信道联合频谱感知技术应用于认知水声通信中,研究了适用于水下的多信道联合感知的数学模型,并将此模型转换为以认知水声通信系统总吞吐率最大化为目标的带约束优化问题,进而提出了基于粒子群优化方法的多信道联合感知算法。仿真实验表明在相同的干扰条件下,新算法比传统未使用优化而取一致判决门限的水下频谱感知方法能取得更高的系统总吞吐率。     

基于时间反转的水声信道判决反馈均衡算法

水声通信系统中多径扩展对水声信号传输有不利影响,而传统自适应均衡器不能实时补偿信道时变多径效应,因此利用时间反转技术的空时聚焦性,将时间反转技术与T/2分数间隔判决反馈均衡器相联合,构建了基于时间反转的水声信道判决反馈算法。仿真实验说明该算法可抑制码间干扰,降低误码率,验证了新算法的正确性和有效性。     

基于CNN的超分辨率信道冲激响应室内指纹定位算法

针对室内环境中多径效应影响定位精度的问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的室内定位(PI-CNN)算法.以多重信号分类(MUSIC)算法处理后的信道状态信息(CSI)作为特征图像,基于室内环境中不同位置点具有独特多径信息的特点,利用各收发天线间所形成的子信道信息,获得具有更高时间分辨率的多径到达时间,将获取的伪谱...     

水声信道位同步跟踪分数间隔盲均衡算法

为保证水声通信系统的可靠性,提出了一种具有位同步跟踪能力的盲均衡算法,根据通信升余弦成形函数的波形特点,借助早迟积分比相原理,利用分数间隔均衡器的输出值,在对水声信道多径效应、载波相位偏差补偿的同时,实现了对位同步最佳采样位置的跟踪估计,同时从节省带宽资源的角度出发,对采样误差函数进行了改进.仿真结果表明,所提出的算法能够有效地对信号最佳采样位置进行定位,并对复杂水声信道环境造成的采样位置偏移进行跟踪,在强烈多普勒频移效应影响下,能够保证均衡算法可靠运行,较单纯盲均衡算法具有更好的收敛性和稳定性.     

多功能水声信号发生及数据采集显控系统设计

 针对水声信号复杂多变和数据采集卡价格昂贵等问题,提出基于声卡采集及虚拟仪器技术的多功能水声信号发生和数据采集显示控制系统设计方法,并以LabVIEW为设计平台,利用声卡及NI-DAQ设备实现对多功能水声信号的控制、发射、显示和对音频信号的采集、显示.系统不仅能够作为虚拟信号源产生所需信号用于水声发射机,而且能够利用声卡采集测量模拟音频信号并实时显示.将系统产生发射信号作用于水声功率放大器,结合实际应用验证,表明该系统能够有效实现对所需实际信号的发生与控制.本研究设计的控制输出及采集输入模块集成度高,通用性强,且减小了硬件开销,界面友好、价格低廉、操作简便,便于推广应用.     

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.      

水下爆炸--高功率宽频带的水声干扰源

该文介绍了通过实验获得的淡水中水下爆炸的一些水声学特性,包括爆炸声信号的功率谱和声压衰减特性。进行了用水下连续爆炸噪声干扰多频制、具有伪前置脉冲的声纳信号的试验室试验。实验表明,作为一种高功率、宽频带、无指向性的水声声源,水中爆炸可以在水声干扰方面发挥重要作用。     

一种基于Logistic映射的水声混沌信号测距方法

在浅海水声定位系统中,针对传统声呐信号持续时间长、效率低、正交性差的问题,提出了一种抗噪声、快速、窄带的水声混沌信号。通过推导Logistic混沌序列的混沌性和相关特性;并据此将具有混沌特性的相位信息对混沌序列进行调制。理论表明调制后的水声混沌信号具有正的Lyapunov指数、理想的相关性和窄带性。水域数据分析显示,水声混沌信号依旧表现出混沌性和窄带性;并且与同水域实验的m序列相比,定位精度提高了5 cm左右,信号时长缩短了73 ms,为海洋中动态目标的快速定位提供了参考。     

基于人工梯度结构的声传输特性分析

为了使声波产生不同于传统天然声学材料的反常传输特性,使其在声通信、声探测及声波低损耗定向传输等方面提供新思路,采用COMSOL有限元方法模拟了声波在局域共振型人工梯度结构中的传播特性。仿真结果表明:在波平面经过一系列的低传输后,所设计模型吸收了大多数的入射声波,与此同时,在模型的另一侧,声波重新在出射声波处汇聚出了一个全新的焦点。此外,越接近共振频率,声波的传输特性便相对越好,由于人工声学结构具有设计灵活性及可调控性,因此在实际应用中可以根据具体情况进行结构的设计,使其满足传输声波信号所需的共振频率,以此提高声波传输效率,为实际水下声源探测、声波通信等提供新思路。     

子空间分解法在声目标特征提取中的应用

研究用于识别直升机目标声信号的特征提取方法,方法通过对直升机信号频特征分析,采用基于子空间分解的多重信号分类法算法提取信号谐波频率作为目标特征,利用子空产妥将观测数据分解为信号子这僮与噪声子空间特点,抑制噪声干扰,提高识别能力。     

水下爆炸的一些声学特性分析

为了验证水下爆炸所产生的声信号能否作为一种干扰源并用于鱼雷的水声干扰对抗,进行了高能炸药装药的水下爆炸试验及其测试.根据测试数据曲线分析了冲击波的传播和衰减、气泡脉动、持续时间、声压级以及功率谱.结果表明,水下爆炸作为一种强水声干扰源,可在反鱼雷干扰对抗中发挥重要作用.     

激光通量变化法探测水下声信号

该文将表面波理论与水声理论相结合,分析了水面微振动的物理过程及其表象的水声理论实质,提出了利用激光通量变化测量水表面质点振动位移的方法,设计了一个单点激光测量系统对此方法进行了实验验证.结果表明,激光通量变化法可有效探测水下声信号,同时对水面平整度的影响较宽容.