基于时分多路接入自适应休眠的低功耗DOCSIS上行发射器

针对DOCSIS上行发射器的高功耗问题,通过建立DOCSIS上行信道多电缆调制解调器(CM) 突发传输和功耗模型,提出了一种基于时分多路接入(TDMA)方式接入自适应休眠的低功耗上行发射器的设计方法.典型网络环境下的实验结果表明,所提出方法能使DOCSIS上行发射器降低51.37%的功耗.该低功耗DOCSIS上行发射器已经成功应用于符合EuroDOCSIS1.1 规范的支持双向有线电视点播的CM SOC平台中,并表现出优良的低功耗性.     

一种游泳池报警系统的实现

设计了一款低功耗声呐游泳池报警系统。该系统能检测到游泳池无人看管情况下人落水声音。一旦识别为落水声,系统自动启动声光报警,同时发射无线信号,游泳池负责人手持接收器也能感应报警。在正常工作条件下,系统功耗极低。相比于传统的压力传感器报警系统,声呐报警系统具有反应时间短,准确率高的特点。     

基于LabVIEW的2ASK调制解调模拟设计

使用LabVIEW软件强大的信号处理和通信等功能对数字调制解调系统中的2ASK调制解调器系统经行模拟仿真,简单介绍2ASK调制解调原理,详细说明基于LabVIEW软件设计2ASK调制解调的过程,并给出程序框图和运行结果,效果显著,为通信系统的构成、分析、观察提供新的思路。     

一种高性能低功耗水声引信滤波器的设计

水声引信要求滤波器必须有较低的功耗和较快的阻带衰减。基于高性能开关电容滤波器LMF100设计一种适于水声引信的带通滤波器。采用了两种设计带通滤波器的方法,通过实际测试对两种方法作了比较,最终设计出了过渡带窄、截止频率精确可调、阻带衰减快、低功耗的带通滤波器,并给出了实际调试的结果。     

一种具有二级触发功能的水声释放器遥控系统

水声释放器在海洋环境监测、水下施工和海洋测绘等领域发挥着重要作用。考虑到长期值守对低功耗的要求,传统水声释放器采用简单的非相干频率调制解调方法进行遥控,要求遥控信号有较高的信噪比,因此易被非授权方截获、复制从而导致丢失。基于STM32微处理器设计了一种频率调制结合扩频调制的二级触发释放器遥控系统,该系统在通过作为第一级触发的频率检测后,需对低信噪比扩频信号检测进行二级触发,从而提高系统的可靠性、安全性。海上实验结果表明了该方案的有效性。     

电流互感器高压侧数据采集系统研究

电子式电流互感器被广泛应用于电力系统中进行电流测量。为了提高测量精度,降低高压端的功耗,采用专用高精度Ro-gowski线圈作传感元件,主要叙述高压侧电源、高压侧信号处理电路即积分电路、移相电路的改进情况,并采用高精度低功耗元器件设计电路,从而提高了测量精度,降低了功耗。     

基于干涉解调技术的光纤激光器水声传感系统

分析了基于Michelson干涉解调技术的光纤激光器水声传感的原理,在一段掺铒光纤中写入具有π相移的光纤光栅构成光纤激光器,水声压力作用在激光器上引起激光工作波长的变化;采用基于3×3耦合器的偏振无关的非平衡光纤Michelson干涉仪将激光波长变化转化为干涉仪的相位变化;干涉仪的输出由光电探测器转换后使用DSP进行信号解调.针对3×3耦合器分光比不对称的问题,本文提出利用实时调整幅度的2路干涉信号进行解调的方案,该方案不需要3×3耦合器有严格的分光比,消除了外界环境对解调输出的非线性影响.水声探测实验表明,光纤激光器水声传感系统的声压灵敏度为-166.5 dB(参考值1 rad/μPa),解调结果与水声信号具有良好的线性关系.     

水声通信与水声网络的发展与应用

水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状,分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,包括调制、解调技术和信号检测技术;介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、MAC协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Teledyne Benthos公司的水声Modem和美国海军的海网Seaweb网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。     

基于DSK6455的OFDM水声通信算法设计与实现

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术由于其具有频谱利用率高、抗多径和抗脉冲噪声能力强、在高效带宽利用率情况下的高速传输能力以及实现方法简单的特点,成为了近年来水声通信中的研究重点和热点之一.基于OFDM技术,在SDI公司的TMS320C6455DSK(DSP Starter Kit)板卡上实现了实时水声通信,试验结果表明,在4.3km的水平通信距离上,采用QPSK调制,1/2卷积码编码,通信带宽为4kHz,通信速率达到了1873 bps,误码率小于10^-4.为实现OFDM技术的水声组网通信,水声语音、图像传输奠定了基础.     

浅谈低功耗CMOS集成电路设计方法

目前,CMOS集成电路设计已广泛应用在集成电路的低功耗设计中。高性能、低功耗也已成为集成电路设计追求的目标。重点阐述功耗估计和CMOS电路功耗设计的优化方式,旨在从理论上为低功耗集成电路设计提供一些建议。     

压电水声换能器的声学特性分析

压电水声换能器是一种既能作为驱动器又能作为传感器工作的水下探测装置。准确预测其在嘈杂水下环境中的声学特性对设计出坚固耐用的换能器是十分重要的。有限元方法对分析换能器在不同环境中的各种性能十分有效和实用。建立了一种Tonpilz型换能器的二维轴对称有限元模型,设计了基于有限元方法的程序,对其进行了动力学分析,包括模态分析和谐响应分析等,获得了一些声学特性。该程序分析的结果与ANSYS软件分析的结果显示出较好的吻合性。     

矢量水听器工程局限性剖析

重点研究了矢量水听器在工程应用方面的特点和局限性。首先给出了矢量水听器及其阵列的数学模型和它的性能特点;接着对矢量水听器和传统声压水听器在浮标/潜标平台、拖曳式平台以及水下航行器平台等应用情况下的性能进行了比较分析。结果表明,在浮标/潜标平台上,使用矢量水听器有利于低频时的目标探测,可以显著降低阵列孔径;而在拖曳阵及航行器等移动平台上,由于受流噪声、运动平台辐射噪声等因素的影响,矢量水听器的性能优势不易发挥。     

基于小波包时频图特征和卷积神经网络的水声信号分类

水下声信号分类是水声学研究的一个重要方向。一个有效的特征提取和分类决策方法对水声信号分类技术至关重要。文章将鱼声、商船辐射噪声和风关噪声三类实测的水声信号在小波包分解的基础上提取时频图特征,并搭建了一个七层结构的卷积神经网络作为分类器。研究结果表明：三种水声信号的小波包时频图特征结合卷积神经网络在不同测试集可达到（98±1）%的总体准确率。因此,小波包时频图特征结合卷积神经网络的水声分类方法可望推广至更多水声信号分类。该研究结果可为水声信号的分类识别研究提供应用参考。     

一款水声通信换能器研究

随着声呐技术的迅速发展,水声通信在海洋科学研究及海洋开发中发挥着非常重要的作用,水声通信换能器是水声通信设备中负责电声转换的重要部件。研究了一款带底座的溢流圆管换能器,通过有限元仿真计算了换能器发送电压响应和方向性等参数,优化了换能器中的陶瓷元件和底座的结构尺寸,制作并测量得到一款半空间指向性的水声通信换能器,换能器的工作频段为11~23 k Hz,带内起伏为3 d B,最大发送电压响应为133 d B,-3 d B垂直开角大于180°。     

用于水声目标识别的自适应遗传样本选择算法

针对训练样本集中含有噪声样本、冗余样本以及无关样本,导致分类系统分类性能下降、不稳定的水声目标识别问题,提出了一种新的自适应遗传样本选择算法(Adaptive Genetic Instance Selection Algorithm, AGISA)。算法先随机生成初始种群,接着利用设计的遗传算子(跨代选择、自适应交叉和简化最近邻变异)指导种群进化,每代中对分类贡献大且选择样本数目少的个体适应度值高。提取了实测3类水声目标的多域特征,进行样本选择和分类识别仿真实验,结果表明：AGISA可以选出有效样本子集,在样本维数下降约73%的情况下,支持向量机分类器的正确分类率能提高约2.5%;并且AGISA具有较好的收敛性、稳定性,所得优化样本子集具有较好泛化能力且能明显减少分类的时间。     

无线电遥控水声监测浮标

在传统的长基水声定位技术基础上,设计了一套集水声定位监测、无线电通信和水声遥控功能于一体的无线电遥控水声监测浮标系统,利用合作信标方式和询问应答方式对水下目标的三维运动轨迹进行测量,无线电通信和水声遥控功能相结合能实现对海底潜标的远程控制。系统设计中采用了一系列消除干扰、降低功耗的措施,提高了定位精度,延长了系统的工作时间。经水声拉距试验,到达7.8km处时,应答信号的时延值仍稳定;水声遥控指令在5.5km处时稳定可靠。在无线电拉距试验过程中,相距12km处通信质量良好。解算出的定位轨迹与目标船上的GPS轨迹基本一致,定位精度在5m左右。上述海上试验结果证明了系统的可行性和可靠性。     

基于WOSS的NS-Miracle水声信道模拟方法扩展

将世界海洋仿真系统（World Ocean Simulation System,WOSS）与声射线模型Bellhop结合并引入海洋噪声经验公式对NS-Miracle仿真系统的水声传输信道模拟方法进行扩展。为了验证扩展后的仿真系统,实验采用了基于水声信道特征经验模型、Bellhop射线模型及WOSS结合Bellhop射线模型的3种仿真方法对5个节点集中式拓扑结构的水下传感器网络进行了计算机仿真。结果表明,在相同的网络环境中,利用Bellhop信道仿真模型的两组实验的平均吞吐量、平均延时非常接近,而利用经验信道模型的第一组仿真得到的平均吞吐量和延时与后两组数据的差别稍大,三者的平均误包率非常接近。同时实验仿真了3个不同海域相同结构水下传感器网络的运行情况,分析引入WOSS后对仿真结果的影响。结果显示：在不同海域引入WOSS的系统仿真结果比未引入WOSS的系统仿真结果更具有实时动态性,扩展后的NS2/NS-Miracle仿真系统能够更准确地模拟实际水声网络的相关特性。另外,实验还利用扩展后的系统对ALOHA-CS、CSMA/CA和DACAP三种MAC协议进行了仿真和分析,结果显示,CSMA/CA协议相较于其他两种协议更适合集中式结构的水下传感器网络。     

Directional acoustic underwater thruster

This study describes a tested prototype for a controllable directional underwater thruster with no moving parts. During operation, a high-intensity acoustic wave creates directional water jets and the device moves itself in the opposite direction. When the underwater thruster moves along a non-vertical angle, it can produce straight backward thrust of 2.3 mN and lateral thrust of 0.6 mN in parallel with the device surface, with a total thrust-to-weight ratio of 2:1. To enhance the acoustic streaming effect, a self-focusing acoustic transducer (SFAT) with air reflectors is used to focus the acoustic wave.     

基于双信号对比法的水声信号重构技术

针对水声信道的多途干扰问题,提出了一种适合同态系统的信号重构方法。从同态滤波技术的解卷积特性出发,推导了水声多途信道的复倒谱表达式,对比不同地点或不同时刻接收信号的倒谱特征,通过提取相似性高的成分,实现了基于双信号对比法的水声信号重构技术。仿真和试验数据处理结果验证了方法的有效性,且性能优于常规特征滤波器。