两种水声信道模型中信噪比估计算法

文章研究了水声信道模型和深海垂直信道的信噪比估计的理论和算法,提出了浅海多径信道模型下的信噪比估计算法.利用接收信号对两种水声信道模型下常用数字调制信号和水声跳频信号的信噪比进行估计,用湖测信道对算法进行了仿真.仿真结果表明在实际信噪比为-10～10 dB时,两种信噪比估计算法的结果均良好,估计的均值和实际信噪比的误差均小于1 dB,算法适应性强,性能稳定.浅海多径信道中算法的估计性能不受多径数目的影响,其估计结果略差于深海垂直信道中的估计结果.     

M元线性调频远程水声通信新技术

浅海远程水声通信由于水声信道带来的严重多径干扰和衰落,导致通信速率低、误码率高以及接收端信噪比低等缺点。针对这一问题,提出了一种比较有效的M元线性调频(LFM)水声通信技术。M元LFM通信技术在发射端利用不同频段内多种不同调制斜率的LFM信号进行信息编码,在接收端用相应的拷贝相关器组进行信息解码。该方法具有较强的抗多径干扰和信道衰落的能力,且在低信噪比下的检测性能好。海试数据分析及仿真结果表明:利用M元LFM技术,在距离为80 km、带宽为200 H z、通带内平均接收信噪比为3 dB的情况下,利用单水听器接收,在误码率为1-0 4条件下,水声远程通信的数据率可达20 b it/s,此时带宽利用率为0.1 b it/(s.H z)。     

稀疏水声信道的常范数盲均衡高速水下通信

为解决传统的常数模盲均衡算法在高速水下通信中收敛速度慢、稳态误差大的问题,提出了一种基于稀疏水声信道的常范数盲均衡算法.基于浅海及深海汇聚区的稀疏水声特性,将水声信道能量集中的抽头用于迭代,利用常范数的特性,消除了算法计算量及收敛性能之间的影响.通过浅海实验,对比分析了常数模算法等算法4QAM信号、16QAM信号的星座图及收敛误差曲线图.结果表明:基于稀疏水声信道的常范数盲均衡算法的收敛速度优于举数模算法及常数平方和一范数算法,稳态误差降低,提升了水声通信的收敛性能,适用于浅海和深海汇聚区水声通信.     

一种适用于浅海信道的盲均衡算法研究

针对多径衰落浅海水声信道，采用分数间隔判决反馈均衡器，提出了一种非线性结构的盲均衡算法。该算法不仅有效克服了水声通信中普遍存在的码间干扰效应，而且还进一步抑制了浅海信道引入的严重码内干扰现象，获得了更快的收敛速度和更小的剩余误差，提高了浅海水声通信的有效性和可靠性。仿真结果表明，该算法的性能优于通常的波特间隔均衡器，因而具有重要的工程应用价值。     

基于时反-压缩感知的浅海目标DOA估计算法

浅海波导由于海底海面边界以及不均匀散射体的存在,使得其中声传播极其复杂,对信号处理造成了严重的干扰.本文针对浅海复杂环境下的多途效应对目标波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计的不利影响,提出了一种基于时反-压缩感知(Time Reversal-Compressive Sensing, TR-CS)的目标DOA估计算法.该算法针对利用压缩感知(Compressive Sensing, CS)理论进行DOA估计时浅海多径对信道稀疏性的干扰,引入时间反转(Time Reversal, TR)理论对信号进行预处理,将时反处理后的信号再次送入信道,建立了基于时间反转理论的浅海目标DOA估计模型,利用时间反转理论的空时聚焦特性实现了对多途畸变的修正,并且以多径数目作为环境复杂度的度量,在不同复杂度环境下验证了该算法的有效性,最后分析了不同快拍数下该算法的性能.仿真结果表明:在低信噪比、小快拍的浅海条件下,时间反转理论的引入通过对接收信号的再次处理,虽然对计算量提出了要求,但是明显抑制了旁瓣杂波,提高了信道的稀疏性及阵列接收信号的信噪比,改善了复杂浅海环境下的DOA估计性能,并且在多途效应越为严重的环境中,性能提高越为明显.     

M元扩频OFDM水声通信新方法

扩频水声通信能够抗信道衰落、多径干扰,具有传输距离远、可靠性高、被截获性低的优点。然而,水声通信可用带宽很窄,导致其数据率低。文章在伪随机序列扩频水声通信和OFDM水声通信研究及湖上成功实验的基础上,提出了一种基于M元伪随机序列组和OFDM技术的新型扩频OFDM(MSS-OFDM)水声通信方法。该方法能使得扩频水声通信数据率提高2.(log2M).(log2Q)倍。从理论上分析了M元扩频OFDM在高斯白噪声信道(AWGN)下的误码率性能,并通过仿真验证了其较强的稳健性。利用湖试测量得到的多径信道参数模型,分析比较了OFDM、SS-OFDM以及MSS-OFDM的水声通信误码率性能,结果表明:M元扩频OFDM具有双重抗多径干扰的优点,即使在没有保护间隔的情况下,也能获得较好的通信效果;由于采用了伪随机序列组,该方法也可用于水声网络通信。     

浅海信道水声数字通信系统的性能分析

介绍了一种适用于浅海信道水声数字通信系统的性能分析模型,它包括水声信道传播特性如传播损失,多途结构,信道传输函数等的 水声通信系统性能如通信距离预报,系统信噪比和误码率等的估计,同时还给出了不同条件下性能分析的结果。     

水声MIMO信道模型和容量分析

水声通信系统对数据率的更高要求提出了水声信道容量限的问题。信息理论的研究表明,采用多输入多输出(MIMO)结构具有改善信道容量的潜力。文章对MIMO水声信道模型及信道容量进行了研究。借助于瑞利衰落统计模型和射线模型,建立了时变的MIMO水声信道模型,分析了多径时延以及发射、接收阵元数对时变水声信道容量的影响。文中还基于湖试信道测量数据,给出了信道的功率延迟线和不同信道的中断容量结果。仿真和测量的结果表明,相比单输入单输出(SISO)信道,MIMO水声信道可以获得明显的容量改善;而且相比平坦衰落信道,多径MIMO水声信道可以获得更大的容量增益。     

水声信道下差分跳频信号检测的优化算法

为克服水声多途干扰影响,提出将差分跳频技术应用于水声通信,通过分析水声多途信道下差分跳频信号的特征,利用频率转移函数的隐含信息和水声信道的多途特征,优化了频率序列检测的Vitervi硬判决算法,并详细给出了算法流程.在含有加性高斯白噪声的多途信道下进行了仿真.结果表明,采用优化算法的系统性能得到显著提高,在频率检测差错率为10×10-3时,获得了近2.5 dB的增益,表明差分跳频体制能有效克服多途干扰,适用于水声通信.     

基于Kraken简正波模型的浅海声场分析

水声信道的传输特性是影响水声通信系统性能的重要因素。本采用了一种全液态Ｋｒａｋｅｎ简正波模型,对位于浅海信道的目标海区的传播特性进行分析,得到了不同传播条件下信道的传播损失和频率特性图,为水声通信系统的设计提供了理论基础。     

复数声强与声源识别

本文论述了复数声强的物理意义及其在声场可视化和声源识别上的应用。以点声源为例研究了简单声场中的复数声强矢量分布。     

张量不变式方法在物理张量计算中的应用——(Ⅱ)应用

用张量不变式方法(MTI),计算了所有晶体点群的旋声张量,首次得到了C_(4h)点群的电致旋声张量和含有五次对称轴的点群的介电、压电、弹性、弹光等物理性质张量。     

LF520车室声腔模态分析

采用Hypermesh软件建立了某车型的室内声场有限元模型,用SYSNOISE软件对该有限元模型进行自由模态分析,得到声场的各阶模态频率和振型,将声模态分析结果与汽车内外部的激励源频率特性进行对比,为改善车内声学特性,对车内噪声预测提供了参考。     

声制冷机中均匀声共振管声场的研究

最大限度地利用声能是提高声制冷机制冷系数的有效方法.本文对两种均匀声共振管中传播的声波进行声场分析,得到有关的声学数据,以寻求声压最大的条件,为声制冷机的应用推广提出重要依据.     

矢量水听器的源定向理论及其定向误差分析

论述利用矢量水听器进行源定向的3种理论和方法：质点振速法、平均声强法和互谱声强法，从互谱声强法出发分析了影响矢量水听器定向精度的因素，并对上述影响进行了计算机仿真和定量分析．计算机仿真和分析结果表明矢量水听器定向精度主要与源信号的信噪比和入射角度以及测量系统各通道幅相频不一致性有关．计算机仿真和定量分析结果对矢量水听器的工程应用具有重要指导意义．     

阻抗梯度变化介质的声学特性

阻抗梯度变化介质是从多层复合介质领域脱颖而出的一种声学介质,它是通过选取具有不同特征阻抗的材料,从阻抗匹配的角度组成特性阻抗成梯度变化的介质,从而获得更好的声学性能。针对水中声学介质的声传播问题,建立了阻抗梯度变化介质中的声传播模型,对其声学特性进行了研究,推导了阻抗梯度变化介质的反射、吸声系数的计算公式。通过仿真计算,将阻抗梯度变化介质与传统均匀介质的声学性能相对比,讨论离散计算中介质层数的选取原则。制备了阻抗梯度变化介质,进行了水下声学性能测量实验,实验结果表明:实验介质的阻抗具有良好的连续性分布能够满足实验要求,测量结果验证了阻抗梯度变化介质更小的反射系数和更大的吸声系数,为阻抗梯度变化介质在水声工程中的应用提供了理论依据。     

Research on Acoustic Localization Algorithm Based on Dual Four-Element Arrays

The passive acoustic locating technology is widely used in military fields.The traditional locating method with single array has low precision of distance estimation,but comparatively high precision of angle estimation.According to the characteristic,the algorithm for acoustic passive localization based on the azimuth angle and geometry position of the two arrays is derived to estimate the target distance,and the simulation for the factors that affect the localization precision also proceeds.The result of the simulation shows the precision of localization estimation with dual arrays is superior to that of single array,and the passive localization algorithm based on dual array can meet the practical demands.     

声景观设计初探

从景观概念入手，分析景观设计内容的多样性。由于声音要素常常被建筑师和规划师所忽略，提出了声景观的设计，包括声景观设计理论、设计要素以及设计方法。     

声电荷输运的一维理论分析

砷化镓声电荷输运器件自从１９８２年问世以来得到了飞速的发展，它能够得到极高的运算速度和传输效率，正发展成为新一代的高速信号微处理器，它在通信、电子战、电子对抗等实时信号处理方面有着广泛的应用前景。本文给出了砷化镓中埋沟声电行输运过程的一维理论模型，并用该模型分析了Ｓｃｈｏｔｔｋｙ－Ｎ结构器件的电行输运特性与器件结构参数、工作状态的关系，如电荷包边界信息、电荷包内电有分布及电荷输运量。声电荷输运器件传送的电荷量与传统的埋沟电行耦合器件类似．     

多途信道中声屏蔽及声聚焦

针对传统阵处理无法分辨同一方向上2个点源的缺陷,提出了多途信道中声屏蔽技术.将声屏蔽技术应用于抗拖船干扰,把拖曳线列阵接收的拖船干扰和同方向的目标信号在频域通过一个屏蔽、聚焦权滤波器,在对干扰屏蔽的同时,对目标聚焦.仿真结果表明,干扰源的辐射噪声被显著抑制,而所期望的目标信号清晰可见,其输出相干信噪比大幅度提高,该技术在抑制拖船干扰的同时可以有效消除在该方向的探测盲区.