被动时反与自适应均衡相联合的水声通信研究

在实际的水声环境中,被动时反处理单向传输、实施简单,可以减小信道衰落的影响并重组多途信号,抑制码间干扰,但因水声信道复杂性等的影响,接收到信号经被动时反处理后仍存在残余的码间干扰,为此,被动时反处理后,基于递归最小二乘（RLS）的判决反馈自适应均衡处理方法被用来消除这些残余的码间干扰。复杂的实验室波导试验结果表明这种联合处理：（1）实现了无误码传输,（2）自适应均衡器的抽头数较少,计算复杂度较低。验证了被动时间反转和自适应均衡相联合的信号处理方法在相位相干水下通信中的可靠性与高效性。     

矢量水听器在时反OFDM水声通信中的应用研究

分析了波导矢量场特性,发现声压和质点振速垂直分量的相关性较低,因此在阵元数量相同的情况下,矢量水听器阵比标量水听器阵能得到更大的空间分集增益。通过计算机仿真和真实试验,验证了OFDM通信系统中,在相同通信性能条件下,基于矢量阵的时反处理方法能减少接收阵的空间尺寸要求,适用于小尺寸平台的水声通信。     

有向阵元圆形阵列声纳波束形成原理及实现

有向阵元阵列接收具有区域指定性好和灵敏度高的优点而被广泛应用于雷达、水声信号目标探测。探讨了基于有向阵元圆阵的波束形成原理并设计出基于FPGA的自适应数字波束形成（ADBF）模块,仿真结果表明有向阵元形成的波束图较全向阵波束图有明显改善,LMS自适应算法对干扰能有效抑制,从而提高了系统输出信号干扰噪声比（SINR）。     

被动迭代时间反转镜研究

抗除多途信道的干扰,优化被动检测性能是声纳信号处理关注的问题之一。通过仿真揭示了多途信道中单水听器时间反转镜的聚焦效应,研究了被动迭代时间反转镜技术,对其多目标定位选择性、多目标选择聚焦性能作了研究。结果表明利用了海洋信道的相干多途特性,被动时间反转镜可实现多个目标的空间匹配滤波：利用迭代算法,被动迭代时间反转镜可在抑制环境噪声干扰的同时,在信道输出总能量强的目标处实现选择性聚焦。     

一种码分多址水声多用户接收系统

研究了一种水声异步多用户通信非集中式接收机系统,将码分多址和空时自适应滤波、多通道判决反馈均衡相结合,克服多用户系统中的多址干扰（MAI）以及水声信道多途效应引起的码间干扰（ISI）,实现指定用户的正确接收。利用实测多通道浅海水声信道响应函数进行了三个用户的异步通信仿真,分别比较了空时滤波均衡与单通道直接解扩、空间分集合并均衡等接收算法的性能,显示了空时滤波均衡接收机在抑制多址干扰、码间干扰、正确区分不同用户等方面的优点。码分多址机制和空时滤波均衡结合使用的特点使系统适合于低速数据传输且水声信道变化较慢的场合。     

单水听器被动时反定位研究

介绍了一种基于单传感器的时间反转镜定位基本原理之后，进行了仿真和海试试验数据的验证。仿真数据处理结果表明，该时间反转镜算法能实现被动定位，且具有较高的定位精度。海试试验数据处理同样证明该单水听器被动时间反转镜定位算法的正确性，在高信噪比条件下．单水听器被动时间反转镜定位算法可实现定位。     

基于时间反转镜的宽带匹配场处理

声场的互易性和线性波动方程的时反不变性能用时间反转来代替频域的相位共轭。因此,时间反转技术可以应用于宽带的匹配场处理中。时间反转匹配场处理时,仍然需要知道海洋环境的先验知识,例如声场的声速分布,海洋边界条件等等。文章对时间反转应用于匹配场处理进行了仿真并分析海上试验数据。仿真和试验数据分析结果表明:该套时间的反转处理方法可以实现匹配场定位,定位精度较高,而且多元阵信号处理的增益也十分明显。     

时间反转在列车转向架声发射源定位中的应用

针对高速列车转向架的动态检测提出一种新的损伤声源定位方法,采用声发射检测技术对转向架易损伤的焊接部位进行时间反转定位方法研究。首先利用有限元软件建立转向架焊接部位结构有限元模型;然后在模型上模拟发出一个声发射损伤信号,通过预置的声发射传感器接收声发射源信号;最后根据时间反转聚焦原理对接收信号进行处理,并通过检测区域成像,确定损伤声发射源的准确位置。数值仿真实验结果表明:该定位方法能够准确定位声源位置,定位结果比常规四点圆弧法更精确。     

海深变化环境下目标距离测定

垂直阵接收到可以在时间上区分的引导声源信号和未知声源信号,通过对已知引导声源信号和未知声源信号进行相关比较,结合波导不变量β构建水平虚拟接收阵,可以对海底水平变化环境下目标声源进行距离测定。在宽带接收的情况下,只需要很少的环境信息就能对目标进行测距,与传统的匹配场处理相比,不需要复杂的声场建模和计算,而且降低了对环境参数信息的获取要求,体现了环境自适应信号处理。首先介绍虚拟接收的原理和方法,通过数值模拟和2004年实验数据分析,利用引导声源可对其它声源进行距离测定,误差在10%左右。     

各向异性单晶硅中声波时间反转自适应聚焦

1引言 在各向异性介质中,声波的传播速度与方向有关,这种传播特性会使聚焦声束产生散焦,研究如何克服这种因为传播速度各向异性而造成的相位畸变,具有重要的理论和实际意义.时间反转法(TR,time reversal)是一种新颖的聚焦方法,不需要了解介质的性质和换能器阵的结构就可以实现自适应聚焦.在时间反转处理过程中,用时间反转阵接收声波,并进行存储、时间反转后再发射,这时换能器阵各个阵元激发的声波将同时同相到达原声源处,实现自适应聚焦.近年来,这种聚焦方法引起越来越多的关注,Fink等在TR方法方面开展了大量而深入的研究,从理论上对时间反转法进行了论证,并开展了相应的实验研究.我们实验室也开展了水下波导介质和各向异性介质中时间反转法的研究,研制了一套数字式多通道超声成像系统.各向异性介质中声波时间反转法研究相当少见,在本研究中,选用本征单晶硅作为各向异性介质,研究时间反转法的自适应聚焦特性.     

工频干扰振动信号的建模与分离处理

针对钻井泵振动测试过程中遇到的工频干扰，采用信号的基元分段方法进行测试信号的合理分段处理，结合最优频率匹配法实现分段后干扰信号的建模分析。在此基础上提出振动信号的匹配滤波法，实现干扰信号与钻井泵振动信号的匹配滤波分离。实践表明，最优频率匹配法可以实现各种信号的数学建模，是一种通用性的信号建模处理有效的新方法，而且建立在该方法基础上的匹配滤波法也可以较为完整、合理地分离各种时、频域混叠信号，是一种适应性强的信号滤波处理新方法。     

浅海波导中时间反转处理增强信混比能力的仿真分析

针对典型的浅海波导环境,通过计算机仿真研究了目标位于波导中间深度条件下时间反转处理增强信混比的能力以及目标深度的变化对信混比增强能力的影响。对时间反转处理和一般均匀传输产生的目标回波和海底混响强度进行了定量比较。结果表明,在仿真条件下,目标位于波导中间深度时,与一般的均匀传输相比,时间反转处理获得的目标照射强度高10dB～15dB,而相应的海底混响却低了10dB左右,这验证了时间反转处理有效增强信混比的能力,而目标靠近海面或海底时,时间反转处理的海底混响抑制能力有所减弱,当目标位于海底时,由于时间反转聚焦,该距离上将出现一个海底混响峰值。     

一种新型位移与角度同时测量系统的设计

为了消除悬臂梁移动时产生的阿贝偏角误差,设计了一种可同时测量角度与位移的精密测量系统．首先,在激光干涉原理的基础上,通过改变光路将角度转换为可以反映干涉系统中光程差变化的位移量．其次,采用压电陶瓷（PZT）驱动柔性铰链机构,产生运动的干涉条纹．最后,采用四细分条纹计数辨向方法,进行运动干涉条纹的接收与处理实验,结果表明：在条纹宽度处于合适值时,系统满足了对阿贝偏角精密测量的要求．     

虚拟时间反转镜PDS水声通信双向均衡方案

虚拟时间反转镜（Virtual Time Reversal Mirror,VTRM）引导了空间聚焦和信道均衡,将其应用在Pattern时延差编码（Pattern Time Delay Shift Coding,PDS）水声通信体制,构成VTRM-PDS系统,可增强抗多途干扰的能力。但当通信节点间存在缓慢运动,即信道缓慢时变时,在一帧信号中,信道均衡的效果会随时间逐渐降低,产生失配现象。提出了双向均衡方案,在没有信道先验知识的前提下,通过前向和后向信道均衡,充分利用探测信号和信道信息,提高了信道均衡效果。湖试结果证明了该方案的优越性。     

矢量水听器在水声通信系统中的应用

将矢量水听器应用于水声通信系统,利用矢量水听器的指向性屏蔽强干扰。建立了基于矢量水听器的多载波正交频分复用(OFDM)系统模型,对各向同性噪声场中矢量水听器的增益进行了推导,为抑制相干干扰提供了新的解决方案,并进行了仿真验证。仿真研究表明,该方案能够有效地增强系统的抗各向同性干扰的能力,达到提高信噪比的目的,降低了误码率,增加了系统的稳健性。湖上试验验证了该方法的有效性,表明基于矢量水听器的水声通信系统可为实现高速水声通信提供一种有效的途径。     

基于FFH/MFSK的深海远程水声通信技术

为实现深海远程水下通信,提出了一种FFH（Fast Frequency Hopping）/MFSK（快跳频/多频移键控）通信方案。该方案利用快跳频技术对已调MFSK信号进行二次调制,借助频率分集,可有效地抑制远程水声信道因多途传播而引起的频率选择性衰落,从而更好地实现远程低信噪比条件下可靠通信。同时采用深海声道作为通信系统水声波导,将通信节点置于声道轴以大幅提高通信距离。仿真及湖试结果证明了所提方案的良好性能。     

《电子耳蜗CIS法的仿真建模》

基于滤波器组分频的波形策略是电子耳蜗语音处理策略中重要的一类方案。利用Matlab中的Simulink建模工具,对该策略的连续交替采样算法（Continuous Interleaved Sampling Approach CIS）进行简化建模仿真。并根据汉语频率范围和硬件实现的要求,对算法中关键部分滤波器组分频模块进行改进。最后通过仿真直观地验证该模型的合理性与可靠性。