一种基于GPU的主动声纳宽带信号处理实时系统

该系统采用基于CUDA(Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构)并行编程模型的GPU( GraphicProcessing Unit,图形处理器),实现了整个主动声纳宽带信号处理系统的实时性.实验结果表明:该系统与CPU平台相比,处理速度提高了近一个数量级;与具有同等处...     

基于扩展路径识别算法的水声OFDM系统低复杂度迭代稀疏信道估计

移动OFDM水声通信系统中,基于压缩感知的稀疏信道估计方法计算量较大,不适用于实时通信.针对这一问题,该文基于一致多普勒信道模型提出一种扩展路径识别(GPI)算法.该方法首先使用信道多普勒扩展矩阵构造等效发射序列,将多普勒信道转化为等效线性时不变信道.然后使用GPI算法估计信道多普勒及各路径的时延及幅度参数,实现低复杂度稀疏信道估计.此外,该文将GPI算法扩展到Turbo接收机中,通过利用信道译码器反馈的数据符号先验信息迭代提高信道估计精度.仿真结果表明,所提方法的性能优于传统的路径识别算法,且与OMP算法接近,而其计算量远低于后者.     

基于射线声学的水下传感网络静默定位算法

水下传感网络静默定位方法是一种可服务于多用户的免时钟同步定位算法,待定位节点全程无需发声,具有隐蔽性强和方便扩展等优点。该文提出了一种结合声线跟踪技术的水下传感网络节点静默定位方法,将高斯-牛顿法引入到水下网络节点静默定位中,解决了已有方法存在定位盲区的问题。鉴于水中声速分布不均的情况,将声线跟踪技术融入迭代过程,用以修正声线弯曲带来的定位误差。同时,针对实际应用过程中可能出现的信标节点阵型不佳的情况,采用了改进的Tikhonov正则化方法,根据目标函数变化情况反馈控制正则化参数,消除了雅可比矩阵不满秩对迭代过程的影响。通过仿真分析,验证了该文算法的有效性。     

一种基于贝叶斯正交匹配追踪的水下多径稀疏信道估计方法

使用训练序列构成的测量矩阵并采用稀疏恢复算法是近年来常用的多径稀疏信道估计思路。提出一种贝叶斯匹配追踪算法的正交化改进方法,有效地改善了原方法的收敛速度,并将其应用于水下多径稀疏信道估计。进行了新方法的理论推导和两种水下稀疏信道模型中的仿真试验,进而与传统贪婪迭代和贝叶斯估计方法的估计效果进行了对比。仿真结果证明,所提出的新方法比原方法的收敛速度更快,能更高效地进行多径稀疏信道估计。新方法在低信噪比和呈簇状集中分布的水下多径稀疏信道中也有更好的估计效果。     

单通道带通信号的复基带盲解卷积算法

该文提出了一种基于多途信道单通道接收的带通数据(波束或传感器输出)自相关函数的盲解卷积算法。该算法先通过复解调将带通信号频谱搬移到0频率附近,然后进行低通滤波和降采样率,得到其复基带信号。再针对单通道复基带信号,以其自相关函数在零延时之外某区间内的实部平方和最小为准则,推导出复基带多途信号盲解卷积的LMS自适应迭代算法。该方法能够适用于带通高斯信号和非高斯信号,与基于高阶统计量的方法相比,对源信号概率分布具有较宽的适用面,计算机仿真结果验证了该方法的正确性。     

基于x86体系结构处理器的VME主控模块设计

在VME标准的阵列信号处理系统中,主控模块作为主设备具有控制、显示和数据存储的重要功能。设计了一种基于x86体系结构处理器的VME主控模块,采用双总线的设计,VME总线用作控制总线,高速LVDS总线用作数据总线,大大提高了系统各模块间的通信速度。上位机软件是利用QT在Visual Studio 2008环境下编写的,用户可以通过图形界面方便地对主控模块进行操作。该主控模块在大量的测试和系统应用中都能高效、稳定、可靠地运行,适应于更加广泛的应用。     

宽带恒定束宽波束形成器的高速数据采集方案及实现

设计了一种适用于水声宽带恒定束宽波束形成器的多通道数据采集方案。采用FPGA技术,控制16个A/D转换芯片,同时对阵列的16个通道信号进行模/数转换,使采样后各个通道之间的相位误差小于1°,满足了恒定束宽波束形成器对各通道相位一致性的要求。该方案已在水声阵列信号探测系统中成功应用。     

一类基于非线性PCA准则的复数信号盲分离算法

在阵列信号处理过程中，经常遇到复数信号盲分离问题。例如，卷积混合型的源信号的盲分离；声纳信号盲分离。本文提出了一类基于非线性准则的复数信号盲分离算法。将非线性函数引入学习过程，由算法自动调节学习速率。计算机仿真实验验证了算法的有效性，文中给出了验证结果。     

基于移动补偿的动态水下传感节点定位算法

水下传感节点静默定位算法是一种免时钟同步且易拓展节点的水声定位算法,待定位节点只需接收声信号即可计算出自身位置。受其独特的定位协议影响,其定位周期一般较长,定位精度受待定位节点自身运动影响较大。本文研究了待定位节点运动对已有算法精度的影响,并提出了一种结合移动补偿的动态水下待定位节点静默定位方法,补偿了待定位节点运动对自身定位精度的影响。待定位节点首先估计来自各信标节点信号到达时刻的变化状态,掌握其变化规律,并据此以同一接收位置为基准补偿得到的观测信息。随后结合已有静默定位算法获得自身位置。仿真结果表明,本文所提算法可以有效地抑制待定位节点运动产生的定位误差。      

基对称扩展信道极化算法及其在OFDM水声通信系统中的应用

针对水声通信系统中低密度校验 (Low Density Parity Check, LDPC) 码存在的译码复杂度高和译码错误平层问题,设计了基于极化码编码的水声通信系统,并针对水声信道的极化问题提出了新的基对称扩展极化权重 (Polarization Weight, PW)信道极化法。该算法通过PW高阶基计算各个子信道的极化权重,实现了独立于信道状态的信道极化,解决了传统Polar码编码稳健性差和依赖信道状态的问题。理论研究和仿真结果表明,与传统信道极化方法相比,改进的PW方法具有更稳定的信道极化结果。将该方法应用于正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 水声通信系统中,与现有的LDPC编码方法相比,基于改进的PW极化码具有更低的通信误码率和译码复杂度,且不存在译码错误平层。