激光致声技术在跨冰层介质的空中-水下通信应用方法

无线电波、声波和光波通信技术可有效应用于复杂的海洋通信环境中,然而在极寒地区和极地区域海面冰层覆盖的情况下,其在远端发送信号将无法穿透冰层介质,而难以实现空中与水下的通信联络,故提出一种应用于跨冰层介质传输的激光致声通信体制,通过空中发射激光与海面固体冰层的互作用诱导声波信号,再利用海面上覆盖冰层的声源辐射,向下方水体传播来建立空中到水下光波与声波的通信链路,系统将光学与声学技术的有机融合,充分利用固体冰层对声波的快速传导作用,探讨光声转换机理、调制编码及激光声传输特点与性能分析,有效解决海洋通信中受冰层覆盖影响和单一种类信号传输受限问题,为海洋跨空通信提供一种新的技术途径。     

水声通信网的研究进展及其应用

随着现代"网络中心战"理论的完善,现代立体化信息战争已从传统的空天地战场延伸至海面以下战场。水声通信技术是构建水下通信网络的有效手段,是构建立体化战争、立体化作战平台的必要技术。首先分析了水下通信与水声网络的特点和发展现状。其次,结合美国海军在水声通信网络的实验研究成果,以及国内在该领域内取得的研究进展情况,展望了水声通信网络在现代海军建设中的应用前景。     

影响潜航体水面兴波因素分析

潜航体在水下运动对周围海水的扰动向海面扩散时会引起海面兴波,如果兴波波幅足够高就能够被SAR探测到.在给出一种潜航体水下运动海面兴波尾迹快速模拟的基础上,针对引起海面兴波的五种因素分别进行讨论,运用仿真手段,对比和分析了各种因素对海面兴波的影响,并通过计算和推导给出了各种因素对海面兴波影响程度及两者之间的数值比例关系.     

海水包裹空心椭球体的低频散射场计算及分析

为了分析水下金属壳体目标的散射场,提出了一种基于移位算子时域有限差分方法的加速计算方法.利用该方法对海水、空气和金属三种媒质材料进行了建模,并计算了水下金属椭球状壳体目标低频散射场的空间分布和起伏海面对低频电磁波传播的影响.通过数值算例测试了所提方法的加速性能,可以得到接近线性的加速比和95%以上的加速效率.计算结果表明,海面会影响水下壳体目标散射场的空间分布,特别是对于电场的空间分布影响比较大,并且由于水下电导率的存在导致海面上方散射场的传播速度要比海面下方的快.     

水下无线通信技术发展研究

水下无线通信是水下通信技术的重要分支,是进行水下监测、水下开发和开展水下军事斗争的关键支撑。为了争夺水下资源和增强水下作战能力,水下无线通信已成为世界大国竞相发展的重要通信技术之一。文章首先介绍了水下无线电磁波通信、水声通信等水下无线通信的发展现状,接着对水下光通信、引力波通信、中微子通信、水下量子通信等水下无线通信的发展进行了展望,最后分析了水下无线通信技术发展面临的问题。     

甚长波传播特性及辐射能力分析

<正>当前，甚长波通信正在被应用到水下无人潜航器（UnmannedUnderwaterVehicle,简称UUV）上。甚长波发信台使用垂直天线，辐射垂直极化场，在传播方向上不含有磁场分量而只含有电场分量。海面上电场的水平分量比垂直分量小得多，当电磁波从空中向海水传播时，频率越低进入海水中的能量越少，使电磁波在海面上传播得更远。电磁波进入水下后，海水中的水平电场分量比垂直电场分量大得多，且水平电场分量的传播方向向下。     

海面低仰角数字微波通信系统性能及体制分析

本文介绍了海面低仰角数字微波通信系统的特点，对海面电波多径衰落进行了理论计算，指出了通信系统抗衰落的方法和手段，并给出了一种抗衰落通信系统在海面通信试验中的测试数据。     

蛙人水下近程通信系统及发展展望

随着水下蛙人部队的受重视程度不断提高,蛙人水下近程通信系统的作用也日益凸显。首先分析了现有国外蛙人水下近程通信系统的产品现状、技术现状;其次基于水下蛙人部队的水下作战场景,进一步就浅海作战场景下研发蛙人水下近程通信系统面临的挑战和关键技术进行了详细讨论,针对水下移动过程中蛙人在浅海多途时变水声信道下的隐蔽通信、双工通信需求初步探讨了可能的技术路径;最后结合关键技术的讨论,对我国研发下一代蛙人水下近程通信系统提出了发展建议,为进一步研究蛙人水下近程通信系统提供了参考。     

某型对海微波通信系统抗多径干涉方法探讨

结合某型通信系统,分析了对海微波通信海面多径干涉产生的原因,进行了仿真论证;提出了克服平衰落的三种措施,仿真结果验证了该分析方法能够有效地降低海面多径干涉对通信质量的影响,从而提升通信可靠性、有效性。     

水下通信网络中纠结入侵信号的检测仿真

提出一种基于多属性集成模型的水下通信网络中纠结入侵信号检测方法.根据最小二乘法相关理论,对水下通信网络中的纠结信号特征进行提取,运用约束条件,根据噪声与入侵信号特征比率不同这一特点进行特征分割,实现水下通信网络中纠结信号的入侵检测.实验结果表明,该方法可以有效地对水下通信网络中纠结入侵信号检测,有效提高水下网络中入侵检测的准确性.     

海浪对水下电磁波相移统计特性影响分析

讨论了海浪波动基本规律,分析了海浪波动对水下接收点电磁场相位的影响。理论推导表明,这种影响取决于海浪的波高和水下接收点的深度。海浪波动会造成电场相位波动。在近似正态分布的海浪作用下,水下电磁场相移呈现出对数正态分布的规律,水下接收点的平均深度主要影响相移的均值,浪高的标准差主要影响相移的标准差。海浪对相移特性的影响与电磁场频率有关。     

基于光学滤波的水面弱纹理提取方法研究

水下潜体运动产生的内波反映到水表会形成一定的红外弱纹理信号,这使得利用红外遥感手段探测成为可能。但是这种纹理信号的对比度很弱,而且往往和振幅很强的背景杂波混在一起,给信号的提取造成很大困难。比较了已有水面弱纹理探测方法的优缺点,提出光学滤波的方法增强水面弱纹理信号的信杂比,使这种信号的提取更容易。基于非相干光学滤波的原理和特定信杂比评估弱纹理信号提取性能的方法,对不同特定频率信号的光学滤波方法采用信杂比进行分析和评估,然后在此基础上,针对特定频率的信号优化了相应的非相干光学传递函数,通过仿真和实验验证了该方法的可行性,同时表明优化的双孔径非相干光系统对弱纹理模型和信号具有较好的提取能力,该优化的系统可以得到7%以上的信杂比增强,再结合后续的数字对比度增强技术可以进一步有效提高对弱纹理信号的提取能力。     

浅谈海底观测网试验系统用深海光电复合缆

深海光电复合缆是构成海底观测网的主干部分,用于连接海岸基站与海底接驳设备,实现它们之间的电能供给和通信数据传输。主要介绍了适用于海底观测网试验系统的深海光电复合缆的结构选择依据和性能设计。     

水声扩频通信中多普勒估计与补偿算法研究

通信系统普遍受多普勒效应影响,因而载波同步成为通信中的一项关键技术。在水声通信中,由于声速有限,信道中的多普勒效应的影响更为明显。该文在一个基于软件无线电机制的水声扩频通信系统中,对水声信道的多普勒效应进行分析和建模,并在此基础上提出了一种有效的水声扩频多普勒估计与补偿算法。仿真实验表明,算法能够在-22 dB的情况下有效地对15 m/s以内产生的多普勒频移进行估计与补偿。算法经过海试测试,在6节速度及加速减速过程中,系统均能够成功地完成载波同步。     

Ku波段新型双辐射体天线的电气特性分析

为满足水下航行器在复杂海况中接收来自海面高速数据对天线的需求,文中提出了一种Ku波段双辐射体天线的设计方案. 首先在半波振子天线的正交方向添加寄生辐射体,在限定天线线径比的情况下利用寄生辐射体改善天线在复杂海况中的全向性,通过计算天线的寄生辐射体之间的间距衔接天线不同辐射体之间的电流分布;然后对天线振子上的电流分布进行近似推导,得到新型双辐射体天线的具体结构参数;最后通过电磁仿真计算,得出天线的电气特性,并进行实物测量和对比. 仿真和测量结果表明,新型双辐射体天线在复杂海况造成的全部运动姿态中,水下反射系数小于0.45,水下增益高于?40 dBi,在所处水平面之上呈现全向性,实测结果与仿真结果具有较好的一致性. 该天线具有线径比大、全向、水下增益较高的特点,性能受不同运动姿态的影响较小,为水下航行器的高频拖曳天线提供了一种新颖的天线结构.     

海洋水气界面对光学成像探测影响的研究

利用激光进行主动成像探测正在海洋探测发挥越来越重要的作用。波涛起伏的海面是一个复杂折射系统,能够对跨介质的水下目标光学成像探测产生复杂影响。为了研究海面起伏对光学成像的影响,本文先以Gerstner波为对象从机理上进行了分析,得出只有在大角度入射,也就是光入射到海浪波峰附近的小范围区域中时,海面折射才会对探测产生较大影响。接着本文使用基于Phillips海浪谱的统计波模型建立了模拟海面,并统计了垂直光照条件下入射角,发现绝大多数都是小角度角;然后分析了折射后各点光线的具体偏折情况;最后进行了成像模拟,用结构相似度(SSIM)评价了不同海况下的图像质量。研究结果说明海面起伏对探测的影响较小且对光在各处的削弱均匀,没有呈现与水面对应的复杂情况;图像质量随海况等级的提升而指数下降。     

海浪对水下航行器漂浮电缆收信性能的影响分析

分析了漂浮电缆受力情况,给出了平静海面下的接收信号表达式,得到了信号电压与电场强度的近似关系式。分析了海浪对漂浮电缆的影响,建立了海浪下的漂浮电缆模型,推导出水下航行器的拖带速度和线缆深度的关系,并且推导了海浪下漂浮电缆的接收信号表达式,得到了信号电压与电场强度的近似关系式,从而为水下航行器漂浮电缆收信性能的计算与应用提供了参考。     

遮蔽效应对潜艇海面尾迹后向散射影响研究

分析了合成孔径雷达(SAR)探潜对随机粗糙海面特性的应用需求和随机粗糙海面的生成机理,计算了满足Gauss形态相关函数的随机粗糙海面后向散射系数,提出了高海况下考虑海浪遮蔽效应的潜艇海面兴波尾迹的后向散射计算方法。仿真结果表明,海浪遮蔽效应会使海面后向散射降低从而更接近于海面散射的真实值,且其具体降低量与海况等因素有关。     

动态海面红外视景仿真研究

动态海面红外视景仿真在战场红外视景重构以及红外跟踪制导装备研究方面有着极其重要的作用.为提高海面红外仿真效果,采用Gerstner波进行海浪波面建模,采用基于PM谱和SWOP方向扩展函数的海浪方向谱进行波面参数计算,根据海面辐射特性进行海面红外辐射效果模拟,实现了动态海面高逼真度红外视景仿真.仿真结果表明,该方法符合实际情况,具有较高的应用价值.