线性调频信号在水声通信中的应用

针对现代水声通信中由水声多经引起的码间串扰问题,研究了线性调频信号调制手段在频域里分离水声多径信号的方法,从公式推导和误码率两方面对线性调频信号调制的性能进行了分析,并给出了该方法的实验仿真。实际仿真结果表明,利用线性调频信号进行调制可以分离水声多径信号,有效抑制码间串扰,提高通信质量,是水声通信中解决多经串扰的一种实用方法。     

基于SCMA的水声隐蔽通信方案研究

针对传统隐蔽水声通信误码率高、频谱利用率低等问题,提出一种基于稀疏多址接入技术(SCMA)的水声隐蔽通信方案。该方案在发射端利用艾森斯坦整数和Logistic混沌序列生成新的SCMA码字,再通过映射矩阵生成码本。在接收端,通过多用户检测算法和译码,恢复出原始信息。最后,通过实验仿真验证了该方案的可行性,分析了不同用户数量对水声通信性能的影响。同时将稀疏多址通信方案与扩频通信方案进行对比,仿真结果表明,前者误码率更低,性能更优。     

基于空时编码的水声MIMO通信系统的应用研究

由于水声信道存在严重的频率选择性衰落和多径干扰,使得水声通信系统的数据率和传输信号的信噪比受到极大的限制。为此,提出了一种基于空时分组编码（STBC）的水声多输入-多输出（MIMO）通信编码方案,即＂空时分组扩频编码方案（space time block spread code）＂,该方案应用扩频技术有效地克服了水声信道中多径干扰对STBC正交性的影响。给出了采用频移键控和差分相移键控调制的STBSC-MIMO实现方案,对方案的误比特率性能进行了仿真分析。仿真和试验结果表明,在多径水声信道中,STBSC-MIMO方案可以得到有效的应用。     

水下FBMC系统的离散导频信道估计技术研究

水下环境的复杂性对水声通信带来挑战,一般通过优化信道估计技术来实现水下通信的高速率、可靠性传输。将滤波器组多载波/交错正交幅度调制(filter bank based multicarrier/offset quadrature amplitude modulation, FBMC/OQAM)技术引入水下,研究FBMC/OQAM系统中信道估计技术,并对离散导频信道估计算法进行重点研究。分析了不同信道影响下离散导频信道估计的性能,并针对辅助导频法额外功率消耗过高的问题进行改进,提出一种改进的辅助导频方法(improved auxiliary pilot method, IAP),降低功率消耗的同时又提高了估计性能。理论分析和水下仿真结果表明,IAP算法是水声通信实际应用中较好的选择。     

谐振接地系统暂态选线启动条件研究

介绍了HHT时频分析法并将其应用于系统母线暂态故障特征量的提取,提出了一种采用HHT时频分析法的谐振接地系统暂态选线启动判据。采用MATLAB的SPS工具箱搭建仿真模型,通过对系统在四种典型及多种不同接地故障条件下的仿真分析,验证了所提算法的准确性优于传统判据。     

一种非对称结构的水声通信同步技术研究

针对水声通信中单一波形设计同步技术存在的适用范围有限的问题,基于伪随机序列、LFM信号以及CW脉冲提出1种非对称同步结构,快速捕捉伪随机序列实现粗同步,有利于技术的硬件实现;利用线性调频信号实现精同步,可为后续处理提供准确的帧同步;最后通过CW脉冲估计得到多普勒系数,为多普勒补偿提供参照。理论研究表明该技术在移动水声通信环境下可给出准确的帧同步以及多普勒因子,并通过仿真试验验证了该技术的有效性与可行性。     

基于矢量传感器的水声通信系统研制

矢量传感器由传统的无指向性声压水听器和质点振速水听器复合而成,它可以空间共点、同步测量声压和质点振速的各正交分量.与传统的只利用声压信息的水声系统相比,矢量传感器系统联合处理声场中的声压和振速信息,更多的信息量必然带来更好的处理结果.基于矢量传感器的水声通信系统就是利用矢量传感器在水声通信方面相比于声压传感器的优势来提高水声通信质量的一种设备.本文介绍了系统的设计思路,确定了系统的设计指标,研制了系统的原理样机,实验验证,本系统数据采集准确,解码结果正确可靠.     

基于希尔伯特-黄变换的复杂电能质量信号检测技术

电力系统中大量非线性负荷的使用导致了电能质量信号的非平稳性和复杂性。针对复杂电能质量信号的检测问题,文中采用Hilbert-Huang变换（HHT）对复杂电能质量信号进行分析。介绍了HHT的基本原理;提出了实现复杂电能质量信号检测的HHT方法;分析了HHT在复杂电能质量信号检测中的优越性。仿真试验表明该方法可以实时精确的检测扰动起止时刻和扰动幅度,适用于电能质量多扰动的检测和辨识系统。     

水声通信系统中的Turbo编码方案研究

为了使数据在极其复杂的水声信道中可靠传输,需要采用具有很好纠错性能的纠错码来提高信息传输的可靠性。针对水声信道多径干扰强、信道衰落严重的特点,提出了基于Turbo编码的直接序列扩频水声通信编码方案,并对其在水声多径信道中的性能进行分析。数值仿真及湖试数据处理结果表明,该编码方案具有编码增益高、抗多径能力强的特点,误码性能优于不加直接序列扩频的Turbo编码方案,更适合于强多径、衰落严重的水声信道。     

FSE在水声微多径信道条件下应用的实验验证

水声信道特别是浅海水声信道中不仅存在着很强的多径现象,给水声通信带来很严重的码间干扰（Inter-symbol interference）,而且各多径分量到达时间差远远小于一个码元宽度,这种多径现象造成了很强的码内干扰（intra-symbol interference）,码间干扰和码内干扰严重影响了水声通信的性能。而分数间隔均衡器（fractionally spaced equalizer,FSE）对克服码间干扰尤其是克服码内干扰效果很好。本文根据水声实验,创新的将实验中遇到的多径时延差小于一个码元宽度的多径现象,定义为微多径现象,并从理论分析和实验验证两个角度阐述了水声通信中分数间隔均衡器（FSE）应用的重要性,得出分数间隔均衡器具有很强的工程应用价值。     

基于EMTDC/PSCAD和Hilbert全通滤波的电能扰动检测方法

Hilbert-huang变换是基于瞬时频率概念提出的1种新的信号处理方法,它基于经验模态分解法能够分析含有多种信号分量的非平稳信号。文中利用Hilbert滤波器（Hilbert filter,HF）对电能扰动信号进行全通滤波提取扰动信号幅值和频率参数。基于EMTDC/PSCAD软件建立能够产生电能扰动信号的仿真模型,再用HF对仿真信号进行分析得出检测结果。仿真结果表明,本文所提方法能够有效检测动态和稳态电能扰动问题。     

水声信号自动增益控制及幅值恢复电路设计实现

针对水声信号动态范围大、噪声干扰强的特点,研制了水声信号自动增益控制（AGC）及幅值恢复电路。电路以数控衰减技术完成对大动态范围信号的接收和处理,以功率比较和窄带带通滤波技术屏蔽和滤除噪声对系统的干扰。经水下实验结果表明,该电路具有精度高、抗干扰能力强、工作稳定等优点。     

基于LABVIEW的HHT法疲劳损伤时频分析

在LABVIEW平台上利用希尔伯特-黄变换方法,对某型飞机的垂尾整流罩系统的前支架在随机载荷作用下的振动疲劳试验数据进行时频联合分析,得出前支架的一阶固有频率及其上应变值在试验最后300s的变化趋势,从而为研究其上疲劳裂纹的产生和扩展提供参考数据,并最终判断支架的试验疲劳寿命为4525s.同时将HHT法与短时傅里叶变换...