近海海洋环境对水声网络性能影响试验评估

水声网络已成为海洋信息获取、传输和感知的关键技术,并得到广泛研究。目前的水声通信研究主要集中于考虑时延、多径等水声信道影响因素。当海洋环境发生变化时,水声信道中的时延、多径的特性也会相应发生变化,从而影响水声通信系统的性能。然而,对于复杂海洋环境现象与水声网络性能的直接关联性的研究还较为有限。基于厦门海域进行的水声网络实验,从平均端到端时延、丢包率等网络性能指标评估风、浪、潮汐等典型近海海洋环境因素对水声网络性能的影响,并基于试验结果对海洋环境与水声网络性能进行关联性分析,实验结果表明：水声通信网络的时延受到温度、风速和潮位变化的影响,存在一定程度的关联性。评估分析结论可为复杂近海海洋环境下水声通信网络的设计和应用提供参考。     

宽码率Polar码浅海水声通信实验研究

浅海水声信道的随机时–空–频特性给数据的可靠传输带来了重大挑战,低复杂度和理论上证明能到达香农限的极化码(Polar code)可以增强水声通信系统的鲁棒性。水下传输的图像、语音、文本、海洋监测数据和遥控指令具有不等重要性的特点,宽码率 Polar 码能够适应不同水声信道和不等重要性的信息传输。 目前 Polar 码在水声通信中的实验研究多为仿真分析,设计了宽码率 Polar 码在厦门港海域海试验证,在不同信噪比的实录环境噪声下进行分析。海试结果表明：在良好的信道条件下,宽码率 Polar 码的性能优异,0.25 码率的 BPSK 和 QPSK 在实录环境噪声信噪比为–1 和 4 时实现零误码,其低复杂度信道编译码机制和宽码率与水声信道相匹配,可有效提高水声数据传输的可靠性和有效性,为基于 Polar 码的稳健可靠水声通信系统提供海试实验验证。     

一种水下声学探测浮标的设计与实现

介绍了一种水下声学探测浮标的设计及实现。该浮标基于国产北斗 Argo 浮标搭载水声探测载荷，能够在水中自主沉浮，并实现对水声通信信号探测，发现目标后，通过北斗卫星传输目标的相关特征信息。该浮标能够实现设备程控沉浮、自我定位、卫星通信、水声信号检测识别、数据记录、信息显示等功能。 可广泛用于重要航道、演习区域等海域的水下安全排查，掌握水声通信网络布设及分布情况，为我重要军事行动提供决策依据。     

基于Visual C和PC的软件水声调制解调系统

介绍了一种DS/DBPSK调制解调技术方案,该方案采用了具有较强抗干扰、抗衰落和抗多径性能的扩频技术,并结合与信道适应性较好、不需载波恢复的差分相位调制技术,对浅海水声信道造成的干扰进行抑制.在此方法上,基于Visual C(VC)及PC平台设计了一个通用性好的软件水声调制解调系统,利用双缓冲邋和多线程技术机制实现算法实时处理,同时可通过串口通信提供上层应用接口.实验系统验证了扩频和差分调制技术在浅海水声通信中的性能,为水声组网提供了底层支持.海试实验结果表明了系统的有效性.     

水声通信半物理仿真平台设计与应用

信道自身的复杂性和现场级试验的高投入、高风险限制了水声通信技术的发展。针对高效率水声通信技术研究的需求,提出1种水声通信半物理仿真平台水声通信半物理仿真平台(A Hardware-in-Loop Simulation Platform for Underwater Acoustic Communication)。水声通信半物理仿真平台以可配置水声Modem为核心,包括现场测试采集系统、算法仿真评估系统、算法实现装载系统、水声波形存储播放系统。基于建立的水声通信半物理仿真平台,进行水声直接序列扩频通信系统的半物理仿真研究,结果表明水声通信半物理仿真平台可有效提高水声通信技术的研究效率。     

极浅海域波浪滑翔器跨介质通信实验

面向海洋立体信息感知中长期环境监测、目标探测、区域预警、跨介质信息中继等领域对极浅海域空海信息链路的需求,考虑极浅海域信道恶劣、潮流复杂、环境噪声严重等困难,采用直接序列扩频结合差分二进制相移键控(DS-DBPSK)的水声调制解调技术,以波浪滑翔器为平台进行水声通信、无线系统设计与整合,构建面向极浅海域水下信息支持的波浪滑翔机跨介质通信链路,并在平均深度 12 m 的厦门港海域开展极浅海域跨介质通信实验,验证了所设计技术方案及系统的有效性。     

浅海环境水声传播数据实测与仿真分析

搭建了一套水下录音记录系统,在复杂浅海环境进行了水声数据采集实验;对于水声采集数据进行了距离、频率谱分析,利用MIT开发的声学计算程序OASES针对声场进行了仿真分析。通过模拟结果和实测结果的比较,优化调整仿真程序的环境参数,分析发现影响声场分布的主要因素为沉积层压缩波声速与声源深度。通过这种方式,优化了仿真软件的环境参数,初步建立了比较准确的浅海水声环境仿真模型,取得了预期实验效果。     

基于软件无线电技术的高速水声通信实验系统设计

水声信道的频带极其有限和多径干扰严重是目前制约水声通信数据率提高的主要瓶颈。正交频分复用(OFDM)技术因具有抗多径干扰和频谱利用率高等特性而被大量通信标准采用。同时,软件无线电技术可简化系统的硬件结构、节省成本且便于升级。结合两种技术的优势,设计了一种基于软件无线电技术的高速水声通信系统。论文详细描述了系统框架、软硬件设计和信号处理流程。最后通过水声实验,验证了该系统具有可靠的传输性能。     

嵌入式风关海洋环境噪声反演系统的研究

设计开发了一种基于DSP(D ig ita l S igna l P rocessor)的超低功耗风关噪声嵌入式反演平台。在分析浅海风关噪声特性的基础上对水声传感器采集的风关噪声信号放大滤波和A/D转换,并在DSP上实时进行反演运算,运算结果和原始采集数据用硬盘进行大容量存储。反演系统在中国南海海域进行了实验,系统稳定工作时间超过100 d,数据采集完整,反演结果基本反映实际情况。     

"采用SCADA通信系统通过国内卫星传输资料浮标数据研究"及其应用

海洋资料浮标测量数据传输的安全、可靠、经济和方便,是多年来浮标工程研究的课题。文中介绍我国海洋资料浮标数据传输方式的变革,国内卫星(中卫-1号)的性能及覆盖海域,"全线通"双向数据卫星通信系统原理特点以及"采用SCADA通信系统通过国内卫星传输资料浮标数据研究"成果在我国东海、南海的应用情况。