用于水下通信的电磁耦合系统的优化设计

提出了一种评定电磁耦合通信效果的方法,并给出了一种最优的电磁耦合系统的设计方法。讨论了影响电磁耦合系统通信距离的因素,提出了用通信系数,即互感和载波频率来评定电磁耦合的通信效果,并据此提出了电磁耦合圆线圈的优化设计方法。实验测试证明了通信效果评定方法和优化设计方法的正确性。通过该方法可以针对需要的通信距离设计出最小尺寸...     

海洋科考船即时通信技术支持能力及应用研究

当今通信技术的发展和应用已渗透到人类社会的各个领域,对社会发展产生巨大影响。在海洋领域,通信技术经历多次重大跨越,从最原始的旗语到现在的卫星移动通信,海陆之间的联系已经变得较为便利。但目前我国海陆即时通信技术还不够完善,给科考船的深远海作业带来诸多不便,轻则影响作业进度,重则造成巨额经济损失甚至人员伤亡。在卫星电话、电子邮件等通信方式存在信号不稳定、直观性差、即时性低等弊端的情况下,研究和开发较为成熟的海陆即时通信技术极为必要。文章探讨科考船在海上作业期间与陆地进行即时通信的方法和可行性,为今后这项技术的发展提供参考。     

我国2000年海上通信的发展前景和对策

本文根据海上通信的发展现状,展望了未来海上通信发展趋势和我国海上通信发展前景,探讨了我国海上通信的发展战略和对策。     

基于磁感应的跨介质通信技术研究

随着海洋军事与战略的发展,传统声学难以完成空水跨介质通信需求。磁感应通信技术由于在空水介质中磁导率一致,且具有信道稳定、速度快、体积灵活、成本低的优势,可以作为空水跨介质的技术补充。以磁偶极子为基础,对空水跨介质感应磁场传播模型进行了研究,证明磁场在空水界面的传播连续性,之后基于USRP设计通信收发电路并实现一套磁感应通信系统。该系统在收发线圈半径10 cm,发射功率1 mW情况下,实现空水（湖水）跨介质20m,通信速率10kbps的无误码文本传输,证实了磁感应通信在空水跨介质场景下的可行性,对后续的相关研究具有一定的指导意义。     

智能水下应急通信一体化探讨

目前海洋应急通信主要关注海面部分,较少涉及水下部分,不能满足水下应急需求。为此,对水下应急通信进行探讨。首先,分析了可能的多种应用场景,讨论了基本的需求和性能指标。其次,从网络拓扑、工作机制和节点类型几方面探讨了系统的体系结构。然后,对关键技术进行了阐述,包括：节点多模通信及功能一体化、网络快速机动部署、网络模式快速切换、水上水下联合一体化等。最后,介绍了智能化可以采用的机器学习和元学习方法,探讨了水下应急通信智能化的思路。     

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。     

带内全双工水声通信技术研究现状与展望

近年来,水声通信技术已经被广泛应用于海洋环境观测等方面,但可预见的,在未来发展趋势下,以半双工体制为主的水声通信网络,将会无法满足日益增长的水下信息交互需求。带内全双工水声通信技术可以在相同的通频带内,同时发射和接收通信信号,理论上可将现有的频谱效率提高 1 倍,在水声信道可用频谱资源严重受限、水下信息交互需求激增的背景下具有极高的研究意义与应用价值。因此,带内全双工水声通信技术已逐渐成为了目前水声通信领域的研究热点之一。简要介绍了目前无线电及水声通信背景下的带内全双工技术研究现状,对带内全双工水声通信面临的主要挑战进行了论述,并结合目前现有研究成果与实际工程应用中的难点问题,提出了几种可行的研究方向。     

胜利油田海洋通信的现状及发展展望

本文根据浅海石油勘探开发的现状,探讨了胜利油田海洋通信的现状和发展,提出其发展目标方向。     

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。     

无人艇海上组网海道测量通信系统研究

针对离岸距离远、环境恶劣、作业平台实时处于移动状态、数据量大等海上测量作业特点,研究建立全向远距离高动态高可靠性高带宽的通信方法,设计了两种型号无线电数传电台,搭建了不同用途的网络结构,为各移动平台组网协同作业和大数据传输提供通信保障,实现了岸端(或有人母船)与各无人平台测量数据传输、航控数据共享和组网编队协同,对今后相关单位开展海上组网作业建立通信系统具有一定参考意义。     

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。     

一种用于海洋综合观测浮标的多种通信方式集成系统

为了优化海洋综合观测浮标的通信系统,设计了一种通信方式集成系统,将多种通信模块进行集成管理,并在每个数据发送周期进行通信信号检测,经过比较选择最优的通信方式进行数据传输。该系统具有采集数据完整、数据冗余小、运行功耗低等优点,有效增强了浮标的通信能力,完善了原有通信系统的功能,并且后期还具备较强的可扩展性功能,如浮标舱内环境监测和独立定位等,进一步增强浮标的安全性。该系统已经完成12个月的海上试运行,系统运行稳定,功能达到预期,可满足海洋综合观测浮标对多种通信方式进行优化管理的需求。     

基于北斗卫星的大型海洋浮标通信机制研究

针对北斗通信效率低、通信并非百分百可靠等问题,提出了一套新的大型海洋浮标北斗通信机制,包含一套通信协议、一种适用于通信数据的"位拼接-LZW"两重数据压缩机制以及一套适用于通信系统的"主-从"两重状态机通信控制机制。该机制有效地提高了通信传输效率,节约了通信成本,保证了北斗通信的可靠性,并且已成功应用于大型海洋浮标中。     

面向长时水声通信数据采集与评估的浮标设计与实现

复杂海洋环境导致水声信道呈现随机时-空-频变特性,特别是浅海信道受界面、人为干扰的严重影响,对水声通信造成极大困难。近年来人工智能领域机器学习等技术飞速发展,为提高复杂环境下水声通信可靠性提供了新思路。但是,由于水声信道复杂多变、缺乏普适模型,从机器学习角度而言水声通信数据样本严重不足,传统单次、短时水声通信实验采集的数据无法充分表征水声信道空间、时间特性。通过长期部署水声通信及信号采集设备,可望在一定程度上丰富通信数据,为典型海域下人工智能水声通信研究提供数据支持。设计并实现了一种浅海水声通信浮标,搭载水声通信系统可实现长时浅海水声通信数据采集、性能评估,同时依托北斗系统具备远程状态显示、功能控制功能。厦门港海域实验表明,依托浮标采集的长时水声通信数据可开展水声通信性能评估、信道特性与通信性能关联度分析,为下一步工作打下了良好的基础。     

水声通信网络的资源分配发展综述

随着陆地资源的枯竭,人类逐渐把目光转向了蓝色海洋。水声通信网络（Underwater Acoustic Communication Network,UACN）能够有效实现水下信息交互,是认识、开发、利用海洋的重要工具,并在推动“智慧海洋”建设中发挥着重要作用。但是,水下节点的发射功率、转发中继、通信信道等通信资源严重受限,这将无法满足UACN长期且有效作业的需求。资源分配技术能够在不提升网络硬件成本的情况下有效改善网络能量效率、抗干扰性等相关性能,在水下信息交互需求激增的背景下具有极高的研究意义与应用价值。因此,如何对有限的网络资源进行合理分配已成为UACN领域的研究热点之一。首先对UACN系统进行了简要介绍,然后研究分析了UACN资源分配技术及意义,并重点指出了其资源分配的发展现状、趋势和面临的挑战。     

基于深度残差网络的水下通信调制信号分类

在无线通信中,调制分类是非协作通信的重要组成部分,很难使用常规方法同时兼顾识别准确率和低复杂度对各种调制方案进行高效分类。深度学习方法用来处理这个问题,可以取得良好的效果。在水声通信的环境下,由于通信环境的特殊性,导致信号的调制分类比陆地通信更加困难。创新采用了深度学习网络的改造残差结构形式来区分多种水声通信中的各种常用调制方法,通过合理地选用深度残差网络的超参数,有效克服了模型过拟合问题,取得了良好识别效果。     

GPS接收机与PC机间串口通信的实现

简要介绍了当前流行的几种串口通信程序开发模式以及GPS接收机广泛采用的NMEA0183通信协议，设计了串口通信类CSerialPortGPS，该类能够实现GPS接收机与Pc机问的串口通信，并且能够对遵循NMEA0183协议的GPS数据进行数据校验和数据提取，并成功地将该类应用到了车载定位导航系统的开发中。     

面对发展迟缓的海洋渔业通信

近几年来随着市场经济的不断完善和发展,海洋渔业捕捞生产结构逐渐发生变化,同时渔业通信的发展却滞后于社会经济的发展,发展缓慢,仅仅维持在出海船组能相互通信的水平上,且通信质量不高。渔业安全救助通信网,只能作用在近距离（数十海里内）,而大多数船只出海路程都在上百海里远,无法跟岸台联系,渔业安全救助通信网也就失去了应用的效力,亟须向中远程发展。现代渔业通信的发展迟缓,已经阻碍了海洋渔业生产的信息化发展,影响了渔业的安全生产。     

支持灵活构建北斗通信网络的节点设备

采用北斗管理型用户终端设备和北斗数据采集型终端设备构建通信网络的方式,在一定程度上能够满足迅速组网的需求,但是该网络一旦建成后,就不能随意进行变动。这不利于北斗系统的大规模推广应用。为了解决该问题,通过详细分析北斗组网功能的技术体制,并对现有北斗通信网络设计的优缺点进行分类对比,最后提出基于节点设备灵活构建北斗通信网络的方法。该方法的核心是设计了一种节点设备,该设备由北斗数据采集型终端设备和相关软件构成。利用该设备能够非常方便地将各个分通信网络组合成大的统一的通信网络,同时也支持不同通信网络的子网络之间的任意迁移和改动。     

基于形态滤波的水声通信信号同步检测方法

针对水声通信过程中拷贝相关同步检测在不同信道环境下相关峰值差距较大,通过单一固定门限同步检测导致信号误检率、漏检率高的问题,设计了一种信号同步检测帧结构,在传统拷贝相关同步检测信号前加入三单音信号,结合形态学滤波技术,提出了一种新的水声通信信号同步检测方法,实现了不同信道环境和通信距离下单一固定门限检测值的水声通信信号同步检测,降低了信号同步检测的误检和漏检概率。实际海试结果表明：在5 km,7 km,10 km不同通信距离和信道环境下该方法均可实现信号同步检测,信号的误检概率和漏检概率均为0。