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.     

FSK数字调制解调器的应用研究

FSK（Frequeney—Shift Keying,频移键控）是用不同频率的载波来传送数字信号,FSK信号具有抗干扰能力强、传输距离远等优点,在日常生活和工业控制中被广泛采用。随着商业计算机的逐渐普及,数据传输速率也因为频移键控技术的飞跃发展越来越快。而运用FSK这一数字频移键控技术,使调制解调器在数据传输的应用方向大大拓展。     

一种超低功耗调制解调器的设计

本文探讨了利用电话线直流馈电给调制解调器供电的可行性,通过精心选择低功耗器件,设计并实现了电话线供电的调制解调器。     

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。     

一种有效的水声通信多普勒处理方法

在水声通信中,由于发射和接收平台之间的相对运动,多普勒频移是无法避免的。多普勒频移使信号频率和相位发生变化,降低载波估计的精度,造成自适应均衡器的发散,使整个系统的性能下降。文中设计了一种应用于水声多载波相干调制系统的多普勒处理方法,采用块估计和线性插值以抵消多普勒频移的影响。仿真结果表明,该方法能有效地抵消多普勒频移对多载波相干调制系统的影响。在信噪比为-10dB、数据率为100bit/s的条件下,系统允许相对运动速度可达到±10m/s。     

数字均衡技术在水声宽带系统中的应用

为了提高声纳探测目标的能力,往往采用复杂的发射信号体制,并且所覆盖的频带越来越宽。但是湿端的宽带换能器在所需工作频段内的收发电压响应并不是平滑均等的,这对信号处理产生较大的影响,需要对其进行补偿。研究了数字均衡器的特点,并将其引入到宽带接收系统中用于补偿匹配换能器。最后在NI-CompactRIO平台中实现了该功能,通过仿真试验验证了该方法是有效可行的。这对该技术在水声宽带系统中的应用提供了参考。     

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。     

应用于无线传感网的接收信号强度指示器的设计

采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了应用于无线传感网(WSN)的接收信号强度指示器(RSSI),其核心电路是采用跨导放大器构成的限幅器、半波整流器和相应的偏置电路。其工作在电流模形式下,对工艺角和温度具有良好的补偿特性。芯片测试结果表明:在电源电压为1.8V时,RSSI的直流功耗为4.14mW,2MHz输入信号频率下的检测范围为-58～-7dBm(以50Ω阻抗作参考),对应的输出指示直流电压为0.48～1.45V,检测斜率约为18.2mV/dB,非线性误差小于±0.7dB。芯片面积为0.654mm×0.430mm。     

基于MATLAB的ZOOM FFT在水声测量中的应用

针对FFT分析的分辨率不够而在水声测量中导致信号的重要频域信息被遗漏的问题提出了采用ZOOM FFT进行高分辨率谱分析的解决方案。本文简要介绍了复调制ZOOM FFT的原理，在MATLAB中编写了ZFFT子程序，并分析了结果的准确性和适用性。     

基于DSTBC-DF的无线传感网能量有效性研究

提出了一种基于分布式空时分组编码的译码转发(DSTBC-DF)的新的协同分集方案,设计了适合协同分簇多跳无线传感网的网络协议,并讨论了协同同步情况,分析了协同分集方案的性能和协同分簇无线传感网的能量效率.理论分析与Mento Catlo仿真的结果验证了这一新方案的有效性:相比传统的方案,不但实现简单,而且通过合理的协议设计有效地解决了协同同步问题,实现了完全的分集增益,有更高的能量效率,网络系统能耗明显降低.     

水声传感器网络移动节点定位技术

针对水声传感器网络的移动节点定位问题,首先研究了基于距离测量值的多边定位方法(Multilateral Localization,ML);然后利用节点运动信息,提出采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)进行跟踪的方法;最后针对水下移动节点的测量值不同步问题,提出了修正扩展卡尔曼滤波(Modified Extend Kalman Filter,MEKF)以改进EKF的精度。仿真分析结果表明,MEKF的定位精度要好于EKF,而EKF和MEKF由于其用到了节点的运动信息,因此其定位精度要远好于ML。     

基于位置信息的水声传感器网络路由协议

由于水下环境与地面环境不同,无线传感器网络中的协议不能直接应用于水下传感器网络中。针对水下环境的特点,提出了一种适用于水下传感器网络的路由协议。它是一种可扩展的、能量高效的路由协议。仿真结果显示:网络节点的移动速率不是很大时,该协议具有能量利用率高、数据传输成功率高和传输延时低等优点。     

水声信号预测的神经网络方法

水声信号的局部可预测性在水声信号处理中具有重要作用,它是解决非平稳信号检测问题的基础。基于非线性时间序列局部可预测性原理,采用人工神经网络技术,研究了水声信号的神经网络预测,讨论了预测模型的建立和网络结构参数的设计。分别采用BP网络和RBF网络对实际舰船水声信号进行预测,通过对仿真数据和实际舰船辐射噪声数据预测的结果分析,得出了两种网络预测模型的误差分布,提出了减小预测误差的有效方法。为今后进一步开展水声信号预测研究奠定了基础。     

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。     

低时延能耗均衡的水声传感器网络簇间路由算法

针对水声传感器网络的簇间路由选择问题,提出了一种基于前向网关的低时延能耗均衡路由算法,该算法采用最优方向角原则和能耗均衡原则选择中继簇头和中继网关,以减小长延迟和高能耗对水声通信的影响。仿真结果表明该算法在网络平均能耗、端到端时延和网络生命周期等方面具有较好的性能。     

一种基于VGGish神经网络的水声目标识别方法

水声目标智能识别是水声装备智能化的重要组成部分,深度学习则是实现水声目标智能识别的重要技术手段之一。当前水声目标智能识别经常面临数据集较小带来的训练样本量不足的情况,针对小数据集识别中存在的因过拟合导致模型泛化能力不足,以及输入的水声信号二维谱图样式不统一的问题,文章提出了一种基于VGGish神经网络模型的水声目标识别方法。该方法以VGGish网络作为特征提取器,并在VGGish网络前部加入了信号预处理模块,同时设计了一种基于传统机器学习算法的联合分类器,通过以上措施解决了过拟合问题和二维谱图样式不统一问题。实验结果显示,该方法应用在ShipsEar数据集上得到了94.397%的识别准确率,高于传统预训练-微调法得到的最高90.977%的准确率,并且在相同条件下该方法的模型训练耗时仅为传统预训练-微调方法的0.5%左右,有效提高了识别准确率和模型训练速度。     

北极高速水声通信实验初步研究

因海冰覆盖和独特的声速剖面特征,北极水声信道有其特殊性,为研究、开发和利用北极,需要开展北极水声通信研究。2017年夏季在北冰洋中心区开展了一次距离1.26 km、通信速率为1.2 kbps的冰下水声通信实验。实验结果表明通信系统的载波频率偏高、声接收端背景噪声级较高以及水声信道上界面的海冰分布较为复杂是导致实验结果误码率偏高的主要原因,提出了相应的改进措施和建议。实验过程中,水声通信设备系统工作良好无故障。此次实验为极地水声通信装备的研制、极地水声通信的研究与应用积累了宝贵经验。     

网络化水声对抗体系研究

"网络中心战"的概念已经深入军事领域。作为其水下形式,"网络化水声对抗"的研究近年来得到了更多的重视。首先定义了网络化水声对抗的概念和研究范畴,然后综述了此概念主要方面的内容。其中包括水声网络及其在网络化水声对抗中的应用、水声网络安全技术、水声进攻技术及网络化水声对抗器材技术等。这些方面构成了完整的网络化水声对抗体系结构。最后,展望了网络化水声对抗技术的进一步发展,并给出了相关的建议。     

水声传感器网络中时钟漂移率跟踪方法

时钟同步是水声无线网各个节点协同观测的关键技术。该文针对水下节点长时时钟漂移率受周围环境影响产生变化的问题,提出一种适用于水下传感网络的时钟漂移率跟踪方法。该方法使用多模型描述时钟漂移率的变化,在使用现有高时延时间同步(TimeSynchronizationforHighLatency,TSHL)水声网络授时协议和轻量级高时延授时(Tri-message)算法计算获得时钟漂移率的基础上,使用交互式多模型卡尔曼(Kalman)滤波对变时钟状态向量进行跟踪和估计,并在滤波过程中采用Sage-Husa自适应方法动态调整滤波参数,提高算法估计的准确性。仿真结果表明,使用提出的跟踪方法,时钟漂移率估计均方误差可从3.0×10-9降低到5×10-10,算法性能优于现有授时方法。     

复合基神经网络在水声目标分类识别中的应用

本文根据不同神经网络的分类特点，提出将径向基函数网络和多层感知器网络复合构成复合基网络，用于水声信号的分类识别，试验表明，该网络的分类能力及对未来训练目标的适应性优于ＢＰ网和ＲＢＦ网。