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)。     

采用FSK调制的直接序列扩频水声通信技术

水声信道的时变相位起伏使得实现可靠的相位跟踪比较困难,从而造成基于相位检测的水声通信接收机结构复杂。提出基于FSK调制的直接序列扩频(DSSS-FSK)水声通信系统。它采用FSK调制和非相干检测,对DSSS-FSK信号的相关解扩和RAKE解调方法进行了研究。数值仿真和湖试数据处理表明,DSSS-FSK信号兼有扩频信号抗多径、低截获概率和非相干检测简单可靠两方面的优点,特别适用于低信噪比、强多径的水声信道中。     

基于混沌扩频序列的RAKE接收机优化

采用的扩频序列为尾偏移混沌扩频序列,构造一个简单的基于RAKE接收机的多用户DS-CDMA系统模型,并在多径衰落信道下,推导出系统的误码率公式。在系统取得最小误码率情况下对接收机抽头增益进行优化。通过计算机仿真比较,表明对RAKE接收机抽头增益的优化能有效抗多径干扰,提高系统性能。     

基于频谱扩展分层空时编码的水声通信方案

高频谱利用率的技术一直是应用于带限水声信道中通信系统研究的热点。文章提出了基于空时分层编码和频谱扩展的空域并行发射方案。空时分层发射信号用相同的扩频码进行频谱扩展,从不同的换能器发射。接收机利用不同路径的传播时延和Rake接收,只需要一个接收水听器就可以实现分层信号的检测和干扰抵消。多径水声信道中的仿真表明,在数据率相同的情况下,该方案相比单发射方案有更好的误码率性能,在低复杂度和高速传输性能方面具有较大优势。     

正交M-ary/DS扩频及其在水声远程通信中的应用

在水声通信中,扩频通信具有可靠性高、抗多径能力强等特点,适合于远程或低信噪比情况下的通信;但另一方面,由于其带宽利用率低加之水声信道带宽有限,通信系统的数据率将受到很大的限制。为了提高数据率,提出了一种正交M-ary/DS扩频方法,该方法将正交直接序列(DS)扩频与并行M-ary扩频结合在一起,能够显著提高水声通信系统的数据率与带宽利用率。经过湖上实验验证,该方法在25 km距离约0 dB的接收信噪比下,采用63、127长度G o ld序列并通过RAKE接收,分别实现了对480个符号的无误码传输,数据率为381.0 b its/s与220.5 b its/s,其带宽利用率与使用相同序列的直接序列扩频相比提高了约一个数量级。     

基于混沌扩频序列的RAKE接收机优化

采用的扩频序列为尾偏移混沌扩频序列，构造一个简单的基于RAKE接收机的多用户DS—CDMA系统模型，并在多径衰落信道下，推导出系统的误码率公式。在系统取得最小误码率情况下对接收机抽头增益进行优化。通过计算机仿真比较，表明对RAKE接收机抽头增益的优化能有效抗多径干扰，提高系统性能。     

子载波间隔对广义多载波水声扩频性能的影响

针对广义多载波扩频(MC-DS)系统的子载波间隔变化对系统性能的影响,通过将多载波技术和扩频技术相结合的方法,来提高扩频的通信速率和多载波通信的稳健性.广义MC-DS系统可以通过调整子载波间隔,改变扩频增益和频谱交叠程度来应对复杂的水声信道.讨论了在水声多途信道和高斯白噪声信道下该系统随子载波间隔变化的误码性能,根据误码率曲线可以选出使误码率达到最小的最优子载波间隔,从而为系统的最优设计提供了依据.     

一种用于多码扩频水声通信的假设反馈均衡算法

在水声通信中,受到信道带宽的限制,直接序列扩频传输的数据率较低,为提高系统数据率,对多码扩频的应用进行研究。但在此情况下,受到信道快速时变以及码间干扰与子通道间干扰的影响,传统RAKE接收机可能无法完成正确解调。一种应用于直接序列扩频的假设反馈均衡器采用码片级的自适应均衡以及对假设序列的反馈,能够有效地跟踪补偿信道时变与码间干扰,但是对于多码扩频系统,由于未对子通道间干扰进行抑制,直接应用将导致系统性能损失。为此,提出一种改进的假设反馈均衡算法,它引入并行干扰消除结构并将其与假设反馈均衡相结合,能够同时实现时变信道跟踪以及码间干扰与子通道间干扰抑制。仿真结果表明采用此算法可以显著提高多码扩频系统的性能。     

不同海底地形下海洋信道对水声通信的影响

海底反射是形成多径干扰的主要因素之一,针对由海底引起的水声通信的多径干扰问题,利用信号多径比(SMR)来描述浅海平坦海底、倾斜海底以及深海平坦海底3种不同的海底地形对水声通信的影响。利用真实测量的信道冲击响应数据分析阿拉伯海西北部典型海底地形下的SMR。最后对直接序列扩频(DSSS)系统在3种地形信道下的表现进行仿真研究。对实验信号的分析表明,平坦浅海海底信道具有最严重的多径衰落,是3种信道中最恶劣的,深海信道次之,倾斜海底信道条件较好,直扩信号在倾斜海底信道条件下误码率最低。     

应用FB-FDE的M元扩频通信系统

针对低仰角宽带地空通信中信道的多径时延较大和快速时变的问题,提出了一种应用滤波器组频域均衡技术(FB-FDE)的M元扩频通信系统方案。由于在滤波器组各子带中便于采用简单的均衡器消除动态长时延多径的影响,而M元扩频系统支持CDMA多址高效传输,因此该系统可在不降低信道效率的前提下增强系统的抗动态多径衰落能力。理论分析和仿真试验表明,该系统比采用SC-FDE技术的通信系统具有更好的传输特性,更适合于低仰角下宽带多用户地空通信。     

一种基于李特-吴方法求解并联机构运动学正问题的方法

针对并联机构化为一组代数方程组后符号求解过程的复杂性,研究了并联机构运动学正问题程式化的求解方法。应用代数学中的李特-吴方法,将并联机构运动学正问题转化为一组多项式的零点解集,并对该多项式进行消元求解,从而提出了一种程式化-机械化求解运动学正问题的算法。这种算法用于在计算机上符号求解,可简化复杂的消元过程,并可求得全局解。所给3-6 SPSStewart平台算例表明该算法可行、正确。     

基于MVEKF算法的机载单站无源定位

介绍了基于相位差变化率的机载单站无源定位原理,并引入一种新的MVEKF(修正协方差扩展卡尔曼滤波)算法。文中详细介绍了MVEKF算法的基本原理,并将其应用于相位差变化率体制下的机载单站无源定位中,给出了MVEKF滤波方程;通过仿真将其与常用的非线性滤波算法EKF(推广卡尔曼滤波)和MGEKF(修正增益扩展卡尔曼滤波)进行了比较。结果表明,与EKF算法相比,MVEKF不易受初始状态估计的影响,且收敛速度更快,滤波效果更具稳定性;此外,无须寻找观测方程修正函数,MVEKF算法就可达到与MGEKF算法相当的滤波效果,因而为机载无源定位向快速、高精度方向的发展提供了一定的理论依据。     

交叠式Allan方差在微机械陀螺随机误差辨识中的应用

微机械陀螺随机误差的辨识对提高微机械陀螺的精度具有非常重要的意义。在相同的置信水平下,交叠式Allan方差分析方法比普通Allan方差具有更大的置信区间。论文对交叠式Allan方差在微机械陀螺随机误差辨识中的应用做了深入研究,并基于该方法对某型号微机械陀螺进行了随机误差辨识实验。实验表明该方法能有效地辨识出微机械陀螺的各项随机误差成分。     

高维小失效概率可靠性分析的序列重要抽样法

针对工程实际中大量存在的高维小失效概率问题,提出了基于子集模拟的序列重要抽样法。该方法首先利用子集模拟的基本思路,通过引入合理的中间失效事件将概率空间划分为一系列的子集,然后再依据重要抽样法的思想,逐步构造序列重要抽样函数来求得失效概率的估计。文中给出了序列重要抽样法求解高维小失效概率的基本步骤,并用算例验证了所提方法的效率和可行性。数值算例和工程算例的结果均表明,基于子集模拟的序列重要抽样法不依赖于极限状态方程的形式,且适用于非正态分布随机变量,其可靠性分析结果有很高的计算精度。     

一种空空导弹可攻击区快速算法

提出一种空空导弹可攻击区快速算法。该算法将空空导弹可攻击区的快速积分计算和可攻击区多项式拟合相结合,用可攻击区多项式拟合结果作为积分计算的初始值,进行可攻击区计算。计算结果表明:该方法大大提高了积分计算的速度和空空导弹可攻击区的精度。文中成果已成功应用于某重点型号火控系统空空导弹可攻击区计算中。     

基于DT-CWT统计模型的舰船噪声信号中线谱信号检测研究

双树复解析小波变换(DT-CWT)在信号去噪方面的性能优于实小波变换,且计算量远小于后者.文章基于DT-CWT小波理论,通过对海洋环境噪声中舰船噪声中低频线谱信号小波系数的层间联合分布的分析,提出一种DT-CWT统计模型并推导出最大后验概率估计子(MAP),用于检测海洋噪声背景中的舰船噪声中的低频线谱信号.对实测舰船噪声信号和海洋环境噪声的分析表明,所提出的DT-CWT统计模型算法明显优于VisuShrink、SureShrink和BayesShrink算法对舰船噪声中线谱信号的检测效果.     

基于连续相位调制的OFDM信号研究

采用连续相位调制技术中相位转移平滑、频带利用率较高和带外功率较低的特性,研究了连续相位调制信号与部分响应序列相结合的方法,解决了OFDM信号峰平功率比较大的问题。建立了系统的数字模型并进行了仿真,仿真结果验证了该方法可以明显降低OFDM信号峰平功率比。     

偏转头导弹动力学及数学模型

针对采用偏转头控制方式的导弹,研究了其动力学特性和数学模型。综合考虑弹头和弹体的相互作用,定义了偏转头导弹的运动特征参数;采用无根系统多体动力学方法,建立了偏转头导弹多体耦合动力学模型;在保留弹体和弹头运动耦合项的情况下,得出适合控制系统设计和分析的偏转头导弹数学模型。理论分析与仿真结果表明,弹头和弹体的相互作用将会导致弹体产生与弹头偏转方向相反的运动,同时仿真结果也验证了数学模型的正确性。     

建筑结构离散变结构控制的组合趋近律方法

抖振问题是离散变结构控制方法应用于土木工程结构振动控制中的突出障碍。为了能较好地解决离散变结构控制的抖振问题,采用了一种含有组合趋近律的离散变结构控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究。依据所采用的组合趋近律推导了控制律的表达式,并且针对最大控制力受到限制时的情况,引入了饱和控制方法。以一个3层剪切型建筑结构模型为例验证所提出的离散变结构控制方法的有效性,算例分析结果表明,所提出的离散变结构控制方法能够有效地减小结构的地震峰值响应,同时控制系统的抖振很小,从而保证控制系统具有稳定的性能。