江豚声学行为的观察与水下声信号的初步研究

江豚(Neophocaena phocaenoides G. Cuvier)俗称江猪,属鲸目(Cetacea),齿鯨亚目(Odontoceti),鼠海豚科,是海豚类中最小型的一种,也是我国沿海最常见的一种近岸小型无鰭鼠海豚。一般体长不超过2米,体重约30-80公斤,如图1照片所示。 江豚与其他海洋哺乳动物一祥,能发出多变的声信号,而且每一种声信号都受其生态行为的支配。发声系统是它们赖以生存的重要官能。海豚用其发射的声信号测定水下目标的距离、方位和大小,以至判断其形状,因而能有效的绕过障碍,避开或驱逐来犯之敌。依靠其声信号能更有效的捕获足够的食物,营养自身,抚育后代。声信号是海洋哺乳类动物在自然界进行生存斗争的有利武器。声信号又是海洋哺乳动物的语言,借以进行“社会”联络和通讯,甚至教育它们的后代。为此。人们把它们的这种功能称作“第六官能”(sixth sense)。 观察海兽类的声学行为,测试分析其声信号的结构和物理特性,是揭示它们的回声定位系统的机制,破译其“语言”奥密所必不可少的一步。从而将为驯养它们成为人类的水下得力“助手”提供可靠的实验方案,也将为仿生学等新的学科研究提供有效的理论依据。 本实验是为了把江豚驯养成“水下警犬”使其在海湾、河口进行人工放养鱼群的放牧,以及协助人类进行水下作业等目的而进行的基础工作,也是研究海洋哺乳动物回声定位的发射与接收机制的探索。实验工作是在一定的半自然条件下,对江豚某些生态行为下的声信号作了较详细的记录与分析。     

智能水下机器人水声精确定位技术的研究

讨论了智能水下机器人水声定位技术,给出系统的组成、定位教学模型。论述了提高定位精度措施,最后给出试验测量结果。     

浅海型水下滑翔机技术研究现状分析

美国Teledyne Webb Research公司按照型号系列化、结构模块化和测量多样化的设计思路研制水下滑翔机,其Slocum 200浅海型和Slocum 1000深海型水下滑翔机在海洋环境观测领域具有广泛的客户需求。文中以200 m浅海型和1 000 m深海型两款水下滑翔机为例,详细对比了两者的技术特点,并在此基础上阐述了两者各自适用的海洋环境观测应用范围,两者优势互补,难以取代对方。浅海型水下滑翔机具有锯齿剖面密度大、折返机动性高和平均前向速度快的特点,适合在近海岸、陆架坡折和深海温跃层等区域对高时空变率海洋现象进行观测。近几年,我国深海型水下滑翔机技术取得了惊人进步,同时,我国浅海型水下滑翔机技术也在快速发展,这对推动我国海洋环境监测业务水平的提升意义重大。     

应用于水下自主观测平台的高可靠性CAN总线技术研究

研究并开发应用于水下自主航行观测平台的高可靠CAN总线技术,实现高可靠性、实时、单多帧、大数据量数据传输。具有很好的系统兼容性,能够同基于8051、PC104、ARM等不同硬件系统的CAN节点进行高速数据通讯,为复杂分布式系统集成提供极具应用价值的通讯网络。     

水声通信及组网的现状和展望

水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。同时,水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣,对通信算法和设备可靠性有较高要求,水声通信及组网成为目前的研究热点。文中面向海洋环境监测领域,从水声通信物理层技术、网络技术及组网应用等方面进行介绍,并对未来技术趋势进行展望。     

水声数据通信系统研究

提出一种基于并行传输体制的水声数据通信系统设计方案,发射端采用纠错能力很强的级联码和MFSK调制,分集技术采用抑制载波的双边带调制方式,接收端对接收信号利用快速频谱分析进行解调,并进行硬判决Viterbi译码和BM迭代译码。实验表明,该水声数据通信系统的传输波特率为200bits/s。误码率达到10^-5～10^-6以下。     

水声数字通信系统的仿真

本文介绍了利用计算机仿真水声数字通信系统。介绍了数字通信系统的组成部分之后，重点介绍水声信道的仿真以及调制方法的选取，通过计算机的仿真提高了水声通信系统设计的有效性，对实际出海实验很有帮助。     

水声扩谱通讯中的自适应多普勒补偿方法

本文介绍了一种水声扩谱通讯中，应用子波对多普勒效应进行补偿的方法。针对多普勒效应本身是否会随时间变化，分别应用直接估计、自适应估计的方法。其中自适应多普勒补偿方法同自适应信道均衡算法结合在一起，对多普勒漂移、信道参数进行联合估计。两种方法都应用了子波变换对多普勒展宽程度进行估计并用线性插值进行补偿。计算机仿真结果令人满意。     

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。     

高速水声通信中的相位补偿研究

利用相位补偿来解决高速水声通信中的载波恢复问题,并分析了联合相位补偿和信道均衡时的系统性能。研究结果表明：使用相位补偿后,均衡器可以有效地抵抗频率偏移造成的信道相位旋转,跟踪频率偏移能力提高了一个数量级以上。     

水声通信中基于小波变换的图像编码研究

提出了一种高误比特率传输条件下的图像编码方法，它适用于水声信道的图像传输。针对水下图像的特点，选取合适的小波基和变换参数对图像进行离散小波变换；依据小波系数的能量分布特性，对不同的子带采用不同的量化和定长编码，编码率为0．8比特／像素。水声通信试验表明，在传输误比特率达到10^-2时，仍能得到可接受的图像质量。     

Underwater Acoustic Image Transmission System Based on DSP

The underwater acoustic image transmission system based on the high-speed DSP device TMS320C549 has been studied.We use Goertzel algorithm for source decoding and MFSK for modulation.Turbo code is used for channel coding and decoding.The purpose is to implement underwater video image data transmission.     

Precoding Based Channel Prediction for Underwater Acoustic OFDM

The life duration of underwater cooperative network has been the hot topic in recent years. And the problem of node energy consuming is the key technology to maintain the energy balance among all nodes. To ensure energy efficiency of some special nodes and obtain a longer lifetime of the underwater cooperative network, this paper focuses on adopting precoding strategy to preprocess the signal at the transmitter and simplify the receiver structure. Meanwhile, it takes into account the presence of Doppler shifts and long feedback transmission delay in an underwater acoustic communication system. Precoding technique is applied based on channel prediction to realize energy saving and improve system performance. Different precoding methods are compared. Simulated results and experimental results show that the proposed scheme has a better performance, and it can provide a simple receiver and realize energy saving for some special nodes in a cooperative communication.