基于正交频分复用的水下转发器的设计

为解决长距离高速水声数据传输问题,采用接力式水声数据转发传输是一个很好的解决方案。结合正交频分复用技术的特点设计实现了一个数字式的水下转发器系统。系统功耗低、结构简单,可以很好地解决水声通信中存在的多途干扰和窄带宽问题,实现高速、可靠的水下数据转发的目的。湖试中,在6000m的距离内,3kHz带宽下,转发速率为4.32kb/s,误码率低于10-3。湖试结果表明,基于正交频分复用的水下转发器可以达到较高的转发速率和较低的误码率。     

水下等离子体声源的正交试验设计与分析

水下等离子体声源在民用和军用领域都有广泛的应用,其发声机理和系统最优化设计是当前的研究热点。为了使声源的输出峰值压力y尽可能大,设计了放电电极间距(2mm,3mm,4mm)、储能电容容量(1uF,2uF,5uF)和充电电压(12kV,16kV,20kV)的三因素三水平正交试验方案,严格按照正交试验安排表进行试验,并用直观分析法对试验结果进行分析。结果表明:最优化的试验组合方案为A1B3C2,即放点电极间距2mm,储能电容容量5uF,充电电压16kV,估计出其峰值压力为9.864MPa,并通过试验验证了平均峰值压力为10.165MPa,与正交试验结论相符。该研究成果为水下离子体声源性能试验研究和最优化设计提供了依据。     

基于小波神经网络的水下航行器传感器故障诊断

针对水下航行器系统的传感器故障诊断问题,提出了一种基于小波神经网络的传感器故障诊断方法．在对水下航行器系统的传感器故障信号进行特征提取时,发现其大部分能量都集中在低频部分．若直接以此能量分布来区分正常与故障、故障与故障的信号,将导致神经网络训练时间和分辨时间都会很长,因而不能实时地监控系统．为了很好地进行区分,凸显其差异,将低频部分能量舍去,只保留其余部分,并将其归一化,再利用径向基神经网络进行分类．利用小波分解的节点能量差异与特征提取特点以及神经网络的自我学习能力,通过大量的样本训练后,使神经网络很好地分辨出5类故障信号及正常信号．仿真结果表明：此方法简单、易于实现,适于水下航行器的传感器故障的诊断．     

基于Logistic混沌加密的NSCT-SVD抖动调制盲水印算法

目的提出一种既安全又具高稳健性的盲水印算法。方法首先通过Logistic映射混沌置乱对图像加密,然后对载体图像进行三层非采样Contourlet变换(NSCT),提取低频部分进行8×8分块,最后对低频带的子块进行奇异值分解(SVD),将混沌变换的水印图像嵌入在进行抖动调制的奇异值中。结果该算法解决了奇异值分解引起的False positive问题即虚警率,在提取水印的算法过程中没有用到原载体图像,实现了水印的嵌入及盲检测。实验结果显示,该算法提高了水印的防伪性,耐常见攻击的抵抗能力也较强。结论该算法满足了数字水印技术要求的隐蔽性和稳健性,并且可以对数字产品起到版权保护的作用。     

无人水下航行器的现状与发展趋势

无人水下航行器是当前海军装备发展的热点,其分为非自主式（ROV）和自主式（AUV）2类,本文分别介绍了ROV和AUV的分类与发展特点,比较了ROV与AUV的优势与劣势。     

基于Multisim的Genesio混沌电路仿真实验

通过集成运算放大器可以设计各种运算电路,集成运算放大器工作于线性工作区。在运算电路中,输入电压为自变量,输出电压为函数。根据Genesio混沌系统的微分方程,采用积分电路、比例电路、加法电路和乘法电路等,进行混沌电路的设计。采用Multisim软件对Genesio混沌电路进行仿真,采用示波器显示混沌系统的二维相图。通过Genesio混沌电路的设计和仿真,有助于学生对运算电路的深入理解和灵活应用。     

水下航行器声隐蔽性的表征与技术进展

声隐蔽性是水下航行器的一项关键性能,现有多种表征方法。本文在探讨了现有的主要表征方法基础上推荐了一种通用表征方法,对收集到的俄、美两国具有代表性的水下航行器噪声级进行了分析。作者还简要介绍了近年来水下航行器总体声学设计技术方面的进展。     

基于Gram—Schmidt正交化算法的水下目标回波检测

提出了一种基于Gram-Schmidt正变化算法的水下目标回波检测方法．该方法利用Gram—Schmidt正变化算法实现对干扰背景的预白化，通过归一化匹配滤波器可完成对水下目标回渡的检测．对仿真数据和实验数据的处理验证了该方法的有效性．     

基于柱面近场声全息的水下航行器辐射声场重构

为了解决水下航行器这种柱形噪声源的定位与识别问题,采用柱面近场声全息技术,研究了辐射声场重构。利用声场仿真分析验证采用该方法进行声场重构的正确性,并对测试过程中基阵测试距离、全息面阵元位置误差以及相位误差对声场重构精度的影响进行分析。最后开展了水下航行器舱段模型的柱面近场声全息试验研究,得到了舱段内部电磁激振器的水下辐射声场和位置信息,验证了该方法的可行性和有效性。     

水下语音通信的DSP设计

讨论了水下适合蛙人通讯器材采用的超声通讯的有关原理,是可以实现以最低的成本投入达到最优的通讯手段。重点进行了水下语音通讯的设计,语音信号的调制解调工作主要由DSP芯片完成。文中采用TMS320F2812完成信号处理工作。并通过Matlab对语音调制解调部分的信号处理算法进行了仿真验证,在调制解调前后,信号在波形、幅值上没有显著的变化,基本上没有失真,虽然在相位上有一定误差,但通过实际工作验证是完全可以接受的,设计获得了比较满意的结果。     

OFDM水声通信线性最小均方误差算法信道均衡

正交频分复用在高速水声通信中的应用越来越广泛.水声信道是多径、高噪声的衰落信道.由于信道条件差,容易产生码间干扰,信道均衡技术是提高通信系统性能的重要技术.提出了线性最小均方估计在水声通信系统中应用的方案,研究了实际通信中利用调频信号如何确定信号的平均多径时延、最大多径时延,比较了不同调频信号测量信道的性能.该方案基于导频辅助均衡方法,利用调频信号测量信道,获得的信道统计信息,计算信道的自相关矩阵.从而根据线性最小均方误差算法进行信道均衡.通过仿真和湖试进行验证,结果表明该方案效果较好,对系统性能改善比较明显.     

水声通信中的混沌跳频技术研究

为了提高水声通信的保密性能,提出了一种简洁的混沌跳频图案实现方法。研究了量化logistic混沌序列产生的跳频图案性能,给出了平衡性、相关性、跳频间隔的仿真结果,验证了近距离水声通信中采用混沌跳频技术的可行性。     

索引调制在水声通信中的应用及其研究进展

水声通信系统具有带宽受限和功率受限的显著特点。索引调制(Index Modulation, IM)技术在提高频谱效率、能源效率以及降低系统复杂度方面展现出了巨大潜力。因此,在过去的几年中,索引调制技术在水声通信中得到了广泛的应用,引起了国内外学者的普遍关注,有望成为高速水声通信系统的一个极具潜能的候选方案。文章聚焦于索引调制相关技术在水声通信中的应用,并对其性能进行分析,总结其研究进展。     

用双曲线调频信号实现水声通信的频偏估计和同步

水声通信的信道带宽相对较窄,为实行高速通信,需要选择高频带利用率的传输方式。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术允许子载波重叠,在水声通信中具有良好的应用前景。但OFDM的解调对于频率偏移和时间偏移非常敏感,而水声中的频率多普勒偏移相当大。通过仿真和实验表明：在信噪比较低的情况下,使用双曲线调频信号作为导频信号,可以准确地计算出频率偏移,同时实现数据传输的时间同步。     

基于混沌正交组合序列的M元码分多址水声通信

提出了M元能量检测器算法,该算法简单易实现,极大优化了M元码分多址系统接收机结构和解码运算量。同时,M元能量检测器具有抗载波相位跳变和抗水声信道多途干扰的能力。针对M元码分多址水声通信系统中所需扩频序列数量庞大、选码难度高的问题,提出了混沌正交组合序列,通过简单的迭代组合即可产生大量满足要求的扩频序列,而且同族的混沌正交组合序列间满足正交关系。海试试验成功实现了7个用户的M元码分多址水声通信试验(M=512),共采用了3 584条混沌正交组合序列,每个用户通信速率为70 bit.s-1,验证了算法的有效性,为网络化水声通信的应用提供了技术基础。     

基于短时傅里叶变换的水声OFDM时间同步方法

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有抗多径、频带利用充分、传输数据率高的优点,在水声通信中具有重要的发展前景。由于多普勒频移和多径时延的存在,需对OFDM信号进行时间同步。同步不准会引起OFDM水声通信中符号间干扰和子载波间干扰,提出了一种基于叠加单频序列的短时傅里叶变换(STFT)时间同步方法,该方案首先提取叠加在OFDM符号上的单频信号,对该信号进行短时傅里叶变换,随后对其时频幅度谱进行分析,利用平坦区域确定同步时刻。仿真和试验结果表明,该方案有效可行。     

一种新的脉冲联合调制水声通信方法

在隐蔽通信领域中,混沌脉位调制(Chaotic Pulse-Position Modulation,CPPM)与混沌脉宽调制(Chaotic Pulse-Width Modulation, CPWM)已迅速发展起来,相比于Pattern时延差编码(Pattern Time Delay Shift Coding, PDS)与传统的脉宽调制(Pulse-Width Modulation, PWM),混沌调制后的编码通信隐蔽性更好,但通信速率没有得到显著改善。在CPPM技术基础上,联合CPWM技术提出一种应用于水声通信的新型混沌脉位-脉宽联合调制通信系统。混沌脉位-脉宽联合调制通信具有双重隐蔽的特点,相较于CPPM与CPWM通信系统,联合调制的隐蔽性更好;相较于PDS与PWM通信系统,联合调制通信速率更高、有效带宽更大。对混沌脉位-脉宽联合调制(Chaotic Pulse-Position and Pulse-Width Joint Modulation, CPPPWM)水声通信系统进行了研究,并在帐篷(Tent)映射下加以实现。对系统特性及误码率特性方面进行了分析,并从理论与仿真数据结果对联合调制系统的误码率进行分析,并验证CPPPWM通信系统的有效性。     

基于双正交复序列的高效扩频调制方法

提出了一种采用双正交复序列的高效扩频调制与解调方法（DoCS）。输入数据比特流被分割为长度为M的组,每组的M比特作为输入码字,从2M-2个长度为L的DoCS序列中选择一条序列进行发送,被选中的序列以QPSK方式调制在载波上,实现扩频通信。文中还提出了一种前向相位校正(FPC)方法来解决该系统中收发两端的载波同步问题。     

基于调制统计量的水下高速目标分类算法

针对DEMON谱调制频率的可分性进行研究。利用高速目标与非高速目标在调制频率成分上的差异性,对目标DEMON谱历程矩阵进行梯度差分和量化处理,定义了目标辐射噪声的量化矩阵和调制统计量,提出了一种基于目标辐射噪声调制统计量的水下高速目标分类识别算法,比较了不同门限情况下高速目标与非高速目标随调制统计量的分布情况。大量实测数据分析表明,此算法可以可靠地对高速目标进行分类识别。