作战仿真中水声传感器的建模与集成

在水声传感器问题的研究中,由于受到海洋水文的影响,水声传感器作战用建模与集成构建海军作战仿真环境.根据传感器优质因数(FOM)与作用距离的关系,提出了利用实测海洋水文数据估算作用距离的方法,引入了相对信号强度(RS)的概念,分析了目标发现等级和RS序列间的内在联系,建立起目标探测过程模型.在VR-Forces平台上实现了水声传感器仿真,实现在作战模拟系统中构建了水声传感器系统,并进行仿真.结果证明町为战役和合同战术层次作战提供了参考依据.     

水下战场环境虚拟仿真系统

针对水下战场环境对海军武器装备战斗力的影响,研究并提出基于虚拟现实和可视化技术的水下战场环境虚拟仿真系统总体结构,建立系统仿真模型,以海洋环境主要特征参数和水声模型为基础,实现对海洋地理环境、水文环境以及水声环境的综合仿真和可视化分析,从而为水下战场环境的认知、模拟训练以及作战应用提供有效手段。     

水下3维声场体可视化两种切平面实现方法

为了深入研究海洋水声环境对海军作战的影响,在水下声场体可视化的基础上对能量场进行3维剖分技术研究。根据不同的战术目的,探讨了两种不同的切平面剖分绘制方法。这两种方法相互补充,能够使指挥员直观准确地理解水下战场环境。     

基于差分时延差编码的水声发射系统研制

差分时延差编码能有效抑制多途信道的干扰,实现信息的可靠传输,因此在水声通信中被广泛应用。本文设计了一种基于差分时延差编码的水声发射系统,针对差分时延差编码的特点和要求,利用波形存储直读方式产生码元,通过以太网将其传输到下位机并存储到存储器;然后对系统进行通信编码参数配置;最后基于下位机存储的码元和通信编码参数配置,将通信信息通过差分时延差编码并经数模转换器和低通滤波器变换后,由换能器发射出去。湖试通信实验表明,水声发射系统在不同参数条件下均能保证编码信息的准确性以及传输信息的可靠性,具有一定的实用性。     

基于深度学习的恶劣战场环境图像恢复方法

为实现恶劣战场环境下降质图像的有效恢复、降低环境因素对战场态势感知的干扰,构建一种全新的、端到端的图像恢复方法 —–门控采样网络(GSNet).该网络以编码块-解码块为基本架构,以CNNs与门控卷积为编码与解码机制,以压缩和激励网络为编码块与解码块的连接机制,以高阶信息重要程度的重标定区分目标与背景特征,以通道粒度因子压缩方法为轻量化策略,实现对战场恶劣环境图像的快速恢复.相关实验结果表明, GSNet模型可使PSNR达到19.35 dB,并且SSIM达到0.724,无论是客观指标评价还是主观视觉效果,性能均优于对比的主流图像恢复算法;轻量级GSNet模型在较小提升PSNR、SSIM等指标的情况下,其参数量、FLOPs以及单张图像处理时间分别降低56.6%、54.6%和55.56%.     

汽车电子导航中基于图像渐进编码的SPIHT算法研究

网络图像的渐进传输是基于小波变换静止图像压缩技术的一个典型实例,目前网络流行的传输图像压缩格式有JPEG和GIF格式,但以这种压缩格式传输往往要耗费较长时间才能显示整幅图像,随着互联网的普及和图像应用范围的不断扩大,对图像的编码提出了新的要求.多级树集合分裂算法SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees)小波编码较好地实现了这一思想,它是嵌入式零树小波编码EZW(Embedded Zerotree Wavelets)的改进算法.对SPIHT编码算法从原理到算法进行了分析和讨论,并指出了嵌入式图像编码的研究方向.     

SCTCM在水声OFDM系统中的应用研究

针对信道带宽窄、强多途、强噪声干扰等影响水下信息高速、可靠传输的主要障碍,设计了一种适合水声信道的级连网格编码调制技术SCTCM与正交频分复用技术OFDM相结合的传输体制,可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题;采用时变衰落、多途和加性干扰的水声信道模型;理论分析和计算机仿真结果表明使用该传输体制的水声通信系统能在数据速率不损失或损失很小但不增加带宽的情况下获得可观的编码增益,系统性能得到明显改善。     

基于四叉树的二值图像时域分层压缩算法

利用四叉树结构对二值图像的分割进行描述,提出既可保存数据又包含定位信息的字节分位存储方法,通过由下至上的分层递归算法实现:(1)同一算法既可以实现有损压缩又可以实现无损压缩,(2)只需要对时域中的所有象素数据一次读取,(3)分层数据可以渐进传输。在时域空间对二值图像进行分层处理后,四叉树结构的描述使压缩后的数据既带有整体特性又能实现渐进传输,同时保持了较高的压缩与图像视觉质量,算法的时间复杂性为0(n√),表明它适合用于大幅面二值图像的实时传输,或用来构造与其它结构的关系。     

基于小波子带统计特性的图像量化及质量可分级编码研究

随着数字电视、网上会议和在线点播的出现，越来越多的图像信息需要在网上进行传输，而此时人们不仅要求编码技术具有较好的压缩效果，还要求信息的传输能够满足渐进传输、多质量服务以及图像数据库浏览等一系列的要求。本文提出了一种基于位平面的图像质量可分级编码方法，结合小波子带图像的系数分布特性，利用样本标准差作为量化的依据，对各分辨率级进行分级量化，并且采用了位平面编码和算术编码，使得在解码时可以根据给定解码的数率不同对位平面进行重构以实现图像的质量可分级性。实验结果表明，本文提出的方法实现简单，编解码速度快，在保证具有很好的编码效果的前提下，可以实现图像的质量可分级编码。     

水声通信网络设计与OPNET平台下仿真

水声通信网络是当代海洋研究、海洋资源勘探和开发、海洋环境立体监测、地震海啸监测和战术监测等水下系统无线信息传输的主要手段,但其性能受水声信道特性影响严重。采用OPNET对水声通信网络节点模型与分层协议进行设计与实现,包括基于MC-CDMA的多用户检测以及基本CSMA/CA机制的信道握手流程与网络分配向量（NAV）帧冲突处理机制等。同时建立并测试了一个包含1个主节点与4个传感器节点的水声通信网络,仿真结果表明设计的水声通信网络能够更好的克服冲突,减少数据包重发,从而获得更高水声通信网络的吞吐量,减少端对端传输延时与能量消耗。     

水声环境特征参数并行预报方法研究

随着水声装备的快速发展,其性能发挥与海洋环境的耦合越来越紧密,如何为水声传感器提供长时间、大范围、精细化水声环境参数信息,对优化水声传感器设计,充分发挥其探测性能,实现海洋环境与传感器性能发挥的最佳匹配具有重要意义。利用MPI并行编程环境开发了水声环境特征参数并行预报程序,实现了水声环境特征参数的快速预报,针对并行程序存在的任务负载不均衡问题,分析了造成负载分配不均衡的原因,给出了性能优化的策略和方法。测试结果表明,优化后的并行程序,负载均衡问题得到了有效改善,计算时间大幅缩短,大大提升了水声环境参数预报能力。     

面向水下声场计算的PC集群构建

水下声场计算复杂,计算量大,目前的模型难以满足在水下战场环境仿真中对声场的实时性的要求.计算机技术的发展,特别是高性能集群的出现,为解决此问题提供了一种可行的方法.文中首先介绍了如何将单PC机通过以太网连接起来,构建实验环境下的用于水下声场计算的PC集群,然后给出了在此系统上运行水平不变声道中WKBZ简正波并行计算方法及FOR3D模型的并行方法的结果.实验结果表明,此系统能够可以为水下声场计算提供一个很好的并行环境,集群系统在水下声场及其相关领域必将有很大的应用空间.     

水下无线传感器网络信道研究

水下无线传感器网络通信信道是一种环境噪声高、传播时延长、误比特率高、多径干扰、多普勒效应严重的时、频、空变复杂的随机信道。水下声信道的复杂性和多变性严重限制了水下声通信的性能。本文使用Matlab软件研究、仿真分析了上述因素对水下无线传感器网络通信性能的影响,为更好地设计无线传感器网络信道模型、合理的水下无线传感器网络拓扑结构以及低功耗、高性能的路由协议提供一定的参考依据。     

基于改进视觉词袋模型的水声目标识别

水声目标识别的任务是通过采集到水声目标的信号来对目标进行分类,在海洋勘探,监听技术等领域有着非常重要和广泛的应用.由于海洋环境的复杂性,以及船只目标发动机的多样性以及噪声的存在,水声目标识别是一个困难的任务.传统的特征提取方法无法提取到足够有效的特征表示,充分地表示目标.为了解决这个问题,本文提出了一种基于改进的视觉化词袋模型的水声识别算法,通过使用视觉化词袋模型对频谱图进行高维的特征提取,然后使用了自然语言处理领域中常见的词频-逆文件频率(TF-IDF)算法来对得到的特征向量进行权重调整,然后输入到多层感知机中,对水声目标进行分类识别.实验结果表明,本文提出的识别算法取得了92.53％的正确率,相比于当前效果最好的深度玻尔兹曼机(DBM)算法有了明显的提升.     

水声探测器测试系统设计与实现

为了提升水声探测性能,其探测器不断改造升级,传统利用各类标准台式仪器对其测试,在成本、检测周期、操作复杂度等方面均有明显的增加,鉴于以上问题,设计了一套自动化测试系统。阐述了测试系统设计原理、硬件设计方法、水声探测器各组件的测试软件设计方法。在测试软件设计中,对于信号幅度和频率计算方面,引入了基于自功率谱函数的快捷计算方法;对于CAN通信软件模块开发方面,提出了一种Database Edior机制,简化了CAN会话句柄创建过程,并应用stream模式实现CAN通信,提升了CAN帧数据接收效率;对于短调制脉冲信号测试,利用多线程结合通道触发的方法,实现了准确测试。采用该测试系统对水声探测器进行测试,效果表明,操作方便快捷、检测周期显著缩短、可靠稳定、完全达到了预期的效果。     

水下传感器网络节点定位信号检测的设计

针对水下环境的特殊性和水声定位系统的要求,为降低检测水声定位信号的复杂度和硬件资源消耗,能够准确检测定位基站发射的水声定位信号,为目标基站的定位提供实时、快速的时延信息,根据水声定位信号的特点,采用码元匹配检波和编码定位信号相关的方法,确定水声定位信号的到达时间,并以FPGA为平台利用VHDL语言对水声定位信号的检测设...     

基于分层分域的战术互联网网络架构与关键技术研究

未来战场作战模式由传统的以“平台”为中心转变为以“网络”为中心,战术互联网已成为战场的“神经系统”,它连接了战场的各作战单元要素之间并实现了信息共享和无缝连接,其网络架构是其主要能力实现的基础,它对保障战场通信网络稳定、可靠、高效的通信服务起到了至关重要的作用。美军战术互联网(如美军联合战术通信系统(JTRS)、战术级作战人员信息网(WIN-T)等)网络架构均采用了混合式架构,本文梳理分析了战术互联网发展现状,针对影响战术互联网主要性能的体系结构提出了分层分域的网络架构,即Mesh+Ad-hoc的体系架构,并对该架构下的关键技术进行了深入研究,分层分域的网络架构能够更好的提升战术互联网整体鲁棒性和抗毁性,网络的运行效率和管理能力,更加适合于未来复杂多变的战场环境。