Turbo码在水下无线通信中的应用

详细阐述了Turbo码的原理，围绕Turbo码技术具体实现了一个水声通信系统，并用VC对系统进行仿真。仿真的结果及水池中获得的试验数据表明，该方案可使水下无线通信系统的性能得到显著改善。     

基于DSP的水下图像传输系统研究

本文研究了基于高性能的DSP芯片TMS320C549的水下图像传输系统，并采用Goertzel算法进行信源编码和MFSK调制方式、运用Turbo码进行信道的编、解码，来实现水下视频图像高速数据传输的目的。     

水声调制解调器数据传输技术的研究与实现

该文研究了π/4-DQPSK调制解调的原理及其在水声modem数据传输技术的应用。通过采用TI公司的TMS320VC5416芯片,在DSP硬件开发系统环境下仿真实现了水声MODEM的数据传输。解决了π/4-DQPSK调制解调等DSP算法的几个关键问题,并在此基础上对整个通信系统进行了调试。调试结果证明了基于π/4-DQPSK调制算法应用于水声modem数据传输技术中可获得较好的效果,可以作为实际系统数据传输的一种可靠的调制方式。     

不等保护能力纠错编码在水声信息传输中应用的研究

通过分析水声信道的特性和水声信息源的特点 ,结合信道编码理论与技术的最新进展 ,提出了一种全新的、能适合于水声信息传输的、高性能的不等保护能力纠错编解码方法。     

XCTD剖面仪数据传输电路的设计与实现

针对XCTD(投弃式温盐深)剖面仪数据传输速率低、可靠性差的缺点,提出基于曼彻斯特编码的基带传输技术。在系统结构设计的基础上,着重讨论了基于FPGA的曼彻斯特编码器、位定时提取电路和自动增益控制电路的设计。通过测试表明,编码后的系统不仅可以使用基带信号直接传输,而且能够满足系统的通信速率要求。     

时变水声信道中基于BEM的迭代信道估计技术

水声信道的多径时延扩展和时变特性对信道估计和均衡技术的研究带来了很大的挑战,同时也决定了水声信道是一种时频双扩展信道,提出一种水声OFDM通信系统中基于软信息的迭代信道估计技术,利用基于复指数基扩展模型(CE-BEM)进行信道估计。OFDM系统本身可以消除由于多径引起的符号间干扰(ISI)。基于导频的BEM信道估计,可以实现对时变信道的估计,结合基于软信息迭代的迭代均衡模块,将每次迭代生成的符号软判决信息作为辅助导频用于信道估计。同时,为了防止由于信道时变引起的信道子载波间干扰(ICI)对导频符号的影响,采用基于保护间隔的导频插入法插入导频。仿真结果显示基于BEM的软信息迭代信道估计性能较非迭代信道估计时明显提升。     

基于水下三维传感器网络的海洋环境立体监测系统关键技术研究

深入分析了我国海洋环境监测技术的不足与现实需求,提出一种基于水下三维传感器网络的海洋环境立体监测系统,探讨了系统的组成、架构及其涉及的关键技术。设计了可自主沉浮的水下传感器节点,探讨了水下传感器节点间、系统与控制中心间的通信方式,对网络拓扑结构进行了三维仿真,最后对水下三维传感器网络的应用前景进行了展望。     

粗颗粒水下管道输送系统振动的实验研究

浸没于水中的粗颗粒管道输送系统,由于受到泵、内部两相流及外部流体三者的耦合激励,管道系统振动将对管道输送参数和安全稳定性产生严重影响。为了深入分析水下管道输送系统工作时振动的特性,设计了一套振动测试,对管道系统振动进行了测试,获取管道在不同工况下的时域波形,通过快速傅里叶变换对振动信号进行频谱分析。试验结果表明:随着输送体积浓度增加,X与Y方向的最大振动幅度随着体积浓度增大而增大,但是Z方向的最大振动幅度则是随着体积浓度增加而降低;同一输送浓度情况下,Y方向振动幅度最大,X方向次之,Z方向最小;随着输送浓度提高,流体紊流引起的管道振动加剧。这些结论将为深海采矿管道支撑结构设计和减振提供参考。     

变形系统的累积效应分析

变形系统是一个动态演变过程,任何变化都可视为系统的一个扰动或影响因子,系统对外界的干扰响应表现为其动力发展过程。通过对各影响因子的分析和定量化,建立模型,对变形系统的分析具有一定的指导作用。     

多水下机器人系统水动力计算的多线程实现

介绍多水下机器人(UUV)数字仿真平台的硬件结构以及单体UUV和多UUV系统的水动力计算流程,在此基础上利用Windows多线程技术实现多UUV的水动力计算,该方法已经用于多UUV数字仿真平台虚拟环境节点的设计中.系统仿真实验表明该方法设计的应用程序具有良好的执行效率和实时响应能力,为以后多UUV半物理仿真平台的水动力计算和实体多UUV系统水动力系数的验证奠定了基础.     

一个水声扩频通信系统设计与实现

严重的多途衰落、多普勒频偏是水声通信中引起误码的主要原因。低功耗、远距离、高隐蔽性、低信噪比检测、高可靠性的数据传输是水声通信的一个发展方向。设计并实现了一个水声扩频通信系统,有效地解决了以上问题,并采用快速相关算法,代替传统的矢量与矩阵相乘运算,极大地减少了程序的运行量,从而实时地处理接收信号。通过湖试和海试,验证了此通信系统的优良性能。     

高速水声通信中正交频分复用技术试验研究

设计了基于正交频分复用的高速水声通信系统,并进行了湖上和海上试验研究。湖试中,在6 000 m距离下,传输速率达到7.6 kbps,误码率低于10-4;海试中,在12 km距离下,传输速率达到8.3 kbps,误码率低于10-3。试验结果表明,正交频分复用技术可以较好地克服码间干扰,有效地利用水声信道带宽,达到高速水声通信的目的。     

基于网格编码调制(TCM)技术的水声通信系统及DSP实现

阐述了网格编码调制(TCM)的原理及其在水声通信中的应用。采用TI公司的高性能DSP芯片TMS320C542实现了一个可以进行字符传输的水下无线通信系统。试验结果表明，网格编码调制技术能够使水下无线通信系统的性能得到明显改善。     

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.     

水声定位系统中迭代适应点分层的声线修正算法

水声定位系统中, 声线弯曲是造成定位误差大的主要原因, 本文针对该问题提出了一种迭代适应点分层(IAPL)的声线修正算法, 将声速剖面筛选分层修正声线。首先搭建水声定位模型, 通过拟合目标海域的监测数据, 得到声速高次函数; 其次探究声线弯曲时目标位置与掠射角的关联性, 由此构造出声线插值函数并求解路径参数; 最后提出划分原则, 精简声速剖面分层。仿真结果表明, 所提算法定位误差较低, 分层精简率均维持在48.04%的水平, 使计算量平均下降可达50.27%, 能够最大程度保留声速剖面的原始特征, 减少分层数量, 提高计算效率。     

水下升降式准实时通信潜标控制系统研制

为实现长期、连续、定点、低成本的上层海洋垂直剖面要素的准实时观测,提出了一种以STM32单片机(microcontroller unit,MCU)为主控器、采用国产温盐深传感器(conductivity temperature depth,CTD)和声学多普勒剖面流速仪(acoustic doppler current profilers,ADCP)等仪器进行剖面观测、搭载铱星通信模块或其他通信设备、适用于近海和远海的低功耗水下升降式准实时通信潜标控制系统设计方案。介绍了潜标的结构组成、控制系统硬件和软件设计,以及服务器接收软件的设计;实现了基于无线双向通信的数据补发机制和对潜标的远程控制;提出了一种适用于霍尔无刷直流电机(hall brushless direct current motor,HBLDCM)的堵转保护方法。近海和远海试验表明,该型潜标可以实现海洋垂直剖面的连续观测和数据的准实时传输,验证了潜标控制系统设计方案的可行性与稳定性。     

Design and implementation of time efficient trajectories for autonomous underwater vehicles

This paper discusses control strategies adapted for practical implementation and efficient motion of autonomous underwater vehicles (AUVs). For AUVs we would like efficiency in both the measured time and the energy consumption, the mission dictating the weight to put on each of these cost. As a first approach to this problem, we focus in this paper on time minimization. Based on the structure of the time optimal trajectories and of the pure motions, we develop an algorithm to design time efficient trajectories corresponding to piecewise constant thrust arcs with few actuator switchings. We do that by solving a new optimization problem where the unknowns are the time period between two actuator switchings as well as the values of the constant thrust arcs. We apply a direct method to compute the solutions numerically. With our algorithm, we gain considerable computational time. Moreover, with as few as three actuator switchings, the duration of our trajectories is within 10% of the optimal trajectories. Since our control strategies have a simple structure they can be implemented on a test-bed vehicle. For the experiments displayed in this paper we use a spherical underwater vehicle which exhibits with almost no preference of direction or orientation for movement; this gives us a very controllable and versatile vehicle.     

CSI feedback-based CS for underwater acoustic adaptive modulation OFDM system with channel prediction

In this paper, we investigate the performance of adaptive modulation （AM） orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） system in underwater acoustic （UWA） communications. The aim is to solve the problem of large feedback overhead for channel state information （CSI） in every subcarrier. A novel CSI feedback scheme is proposed based on the theory of compressed sensing （CS）. We propose a feedback from the receiver that only feedback the sparse channel parameters. Additionally, prediction of the channel state is proposed every several symbols to realize the AM in practice. We describe a linear channel prediction algorithm which is used in adaptive transmission. This system has been tested in the real underwater acoustic channel. The linear channel prediction makes the AM transmission techniques more feasible for acoustic channel communications. The simulation and experiment show that significant improvements can be obtained both in bit error rate （BER） and throughput in the AM scheme compared with the fixed Quadrature Phase Shift Keying （QPSK） modulation scheme. Moreover, the performance with standard CS outperforms the Discrete Cosine Transform （DCT） method.