检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工程大学学报 2025年第3期46卷 390-400页

作者：郑巧宁郑浩赐李茂林童峰陈东升厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005 厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心福建厦门361005 海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018

针对快变浅海水声信道相干时间短,信道估计算法需要具备小样本学习能力这一要求,本文提出一种适用于浅海水声信道的基于改进支持向量机的浅海水声信道小样本估计算法。基于最大间隔原理推导出支持向量机回归信道估计模型,并针对时变信道... 详细信息

针对快变浅海水声信道相干时间短,信道估计算法需要具备小样本学习能力这一要求,本文提出一种适用于浅海水声信道的基于改进支持向量机的浅海水声信道小样本估计算法。基于最大间隔原理推导出支持向量机回归信道估计模型,并针对时变信道,在支持向量机代价函数中引入时变因子改善估计器与时变信道的适配程度,对该算法在时变信道下的小样本估计性能表现进行了仿真和浅海信道实测验证。结果表明:本文算法在信道估计误差和误比特性能方面均优于传统估计器,在信道估计观测窗长较短的情况下尤其如此。本文提出的改进支持向量机估计算法在小样本场景下展现出优异性能,为快变浅海水声信道估计提供了有效解决方案,对提升水声通信性能具有重要意义。

关键词：支持向量回归改进支持向量机稀疏性小样本时变信道水声通信信道估计浅海水声环境

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深海远程单阵元水声通信的逐多径簇联合均衡方法

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声学学报 2024年第4期49卷 764-773页

作者：赵燕锋童峰马伯乐周跃海杨逍宇厦门大学海洋与地球学院厦门361005 厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心厦门361005 92150部队舟山316000

利用深海远程水声信道的稀疏多径簇具有簇间长时延、簇内结构简单的特性,提出一种用于深海远程单阵元水声通信的低复杂度逐多径簇联合均衡方法。首先,在数据帧中插入无保护间隔的m序列进行稀疏多径簇的检测和同步;然后,对选择的多径簇... 详细信息

利用深海远程水声信道的稀疏多径簇具有簇间长时延、簇内结构简单的特性,提出一种用于深海远程单阵元水声通信的低复杂度逐多径簇联合均衡方法。首先,在数据帧中插入无保护间隔的m序列进行稀疏多径簇的检测和同步;然后,对选择的多径簇信号逐个进行基于比例快速后验误差技术的低复杂度均衡,并逐个对均衡器的输出根据对应多径簇的时延进行对齐;最后,将时延对齐的均衡器输出进行最大比合并,从而以并–串转换方式将逐个多径簇软解调信息合并后输入到译码器。相对于常规均衡方法,所提方法将对整体信道多径的均衡分解为对具有简单结构多径簇的逐个均衡,获得多径簇分集增益的同时结合Polar信道编码进一步改善解调性能。数值仿真和深海实验结果表明,所提方法的输出信噪比和误比特率性能明显优于单阵元及双阵元常规均衡,在30 km的通信距离中实现了通信速率为4000 bit/s的单阵元无误码通信,可有效应用于深海远程单阵元水声通信。

关键词：深海水声通信多径簇单阵元信道均衡

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异构无人潜水器水声通信技术发展综述

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哈尔滨工程大学学报 2023年第11期44卷 1963-1976页

作者：童峰周跃海陈东升李姜辉张小康厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005 厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心福建厦门361005 厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室福建厦门361005

作为构建无人潜水器水下信息链路的关键技术,水声通信一方面受不确定海洋环境下水声信道多径、多普勒、环境噪声等制约因素严重影响;同时,不同类型异构无人潜水器具有完全不同的工作模式、航行状态、平台适装要求,对水声通信造成极大挑... 详细信息

作为构建无人潜水器水下信息链路的关键技术,水声通信一方面受不确定海洋环境下水声信道多径、多普勒、环境噪声等制约因素严重影响;同时,不同类型异构无人潜水器具有完全不同的工作模式、航行状态、平台适装要求,对水声通信造成极大挑战。本文的目的是对异构无人潜水器水声通信技术近年来取得的研究进展进行分类综述。首先对自主式水下航行器、水下滑翔机、波浪滑翔机等典型异构无人潜水器水声通信面临的挑战进行介绍,然后从模型方法理论、技术系统实现及工程化应用等方面分析异构无人潜水器水声通信国内外的研究现状。考虑到当前异构无人潜水器水声通信技术仍无法满足高性能海洋立体信息体系建设的需求,本文围绕典型应用场景探讨了相关技术发展趋势并从适应性、体系化、一体化等角度进行展望。

关键词：无人潜水器异构水下滑翔机波浪滑翔机自主式水下航行器水声通信水声信道海洋环境

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基于误比特信息区间斜率的正交频分复用水声通信多普勒估计

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声学学报 2024年第3期49卷 560-568页

作者：李斌童峰姚俊辉陈建峰福建理工大学智慧海洋科学技术学院福州350118 导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心(厦门大学) 厦门361002 厦门大学海洋与地球学院厦门361002 西安天和海防智能科技有限公司西安710061

针对正交频分复用水声通信中直接误比特率搜索多普勒估计算法存在的高计算复杂度问题,提出了一种基于误比特信息区间斜率的多普勒估计算法,采用计算误比特信息区间斜率取代逐网格搜索最优误比特信息寻优过程,设计根据多普勒估计分辨率... 详细信息

针对正交频分复用水声通信中直接误比特率搜索多普勒估计算法存在的高计算复杂度问题,提出了一种基于误比特信息区间斜率的多普勒估计算法,采用计算误比特信息区间斜率取代逐网格搜索最优误比特信息寻优过程,设计根据多普勒估计分辨率动态可变的斜率区间,在进一步提升寻优速率的同时有效减小陷入局部最优解的可能性,并有效降低算法的计算复杂度。仿真实验和海上试验结果表明:所提算法以较低的计算代价实现了与误比特率搜索多普勒估计算法近乎一致的估计性能,在本文试验条件下其相对块多普勒估计、基于互模糊度函数多普勒估计以及准梯度互相关多普勒估计算法可获得不低于14%的误比特率性能改善。

关键词：多普勒估计区间斜率误比特信息正交频分复用水声通信

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基于深度学习的混响感知麦克风阵列语音增强

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厦门大学学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 287-295,304页

作者：何伟刘雨佶童峰康元勋冯万健厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005 导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心(厦门大学) 福建厦门361005 厦门亿联网络技术股份有限公司福建厦门361015

[目的]针对基于深度神经网络频谱估计的麦克风阵列算法存在数据依赖的问题,提出了一种基于深度学习的混响感知麦克风阵列语音增强算法.[方法]首先利用麦克风阵列波束形成输出与原始信号做互相关,以近似房间冲激响应的形式获取当前环境... 详细信息

[目的]针对基于深度神经网络频谱估计的麦克风阵列算法存在数据依赖的问题,提出了一种基于深度学习的混响感知麦克风阵列语音增强算法.[方法]首先利用麦克风阵列波束形成输出与原始信号做互相关,以近似房间冲激响应的形式获取当前环境的混响特性作为LSTM网络的输入,网络模型以干净语音为目标进行训练从而输出房间冲激响应泛化向量,最后通过组合近似房间冲激响应与房间冲激响应泛化向量获得后置抗混响滤波器系数,实现语音增强.[结果]仿真和实验结果中,与波束形成、加权预测误差算法和传统深度学习去混响算法相比,所提出的方法在不同混响场景下具有更好的表现.[结论]本文方法在不同混响场景下都具有相对稳定的抗混响能力,具有较好的泛化性能.

关键词：混响麦克风阵列波束形成房间冲激响应深度学习长短时记忆

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基于角度压制比谱减的环境自适应双麦语音增强

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厦门大学学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 296-304页

作者：张家扬何伟童峰卢荣富冯万健厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005 导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心(厦门大学) 福建厦门361005 厦门亿联网络技术股份有限公司福建厦门361015

[目的]针对智能终端小型化、使用场景多样化的发展趋势,研制一种既能满足严苛的尺度、算力、存储空间限制,又能实现环境自适应的双麦语音增强算法.[方法]考虑到麦克风阵列波束形成算法可以增强期望方向信号,同时抑制非期望方向的噪声,... 详细信息

[目的]针对智能终端小型化、使用场景多样化的发展趋势,研制一种既能满足严苛的尺度、算力、存储空间限制,又能实现环境自适应的双麦语音增强算法.[方法]考虑到麦克风阵列波束形成算法可以增强期望方向信号,同时抑制非期望方向的噪声,但小尺寸阵列波束主瓣波束宽度较宽、影响增强效果.在小尺寸双麦对目标方向进行波束对准增强的基础上,参考干扰方向噪声,进一步对目标方向语音进行谱减处理,并引入角度压制比实时检测干扰方向噪声的能量估计,实现对不同混响、噪声类型的自适应处理,从而提升语音增强效果.[结果]角度压制比随混响时间增加而增大,与信噪比不相关.相对于原始带噪信号、滤波-累加波束形成(filter-and-sum beamforming, FSB)信号、FSB结合固定对向谱减的语音增强信号,通过FSB结合角度压制比自适应对向谱减得到的语音增强信号,在不同噪声类型、不同信噪比和不同混响时间下,均能得到最高的分段信噪比得分和大多数的最高客观语音质量评估得分.[结论]角度压制比能一定程度地反映不同的混响情况,利用角度压制比得到的谱减阈值具有一定的环境适应性.

关键词：双麦麦克风阵列波束形成谱减角度压制比

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利用共轭相位差信息的正交频分复用水声通信载波频偏估计

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声学学报 2025年第3期50卷 788-798页

作者：姚俊辉邱逸凡童峰周跃海陈东升厦门大学海洋与地球学院厦门361005 厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心厦门361005

正交频分复用(OFDM)水声通信速率高、实现方便,但对多普勒频移较为敏感,精准的多普勒估计和补偿是保证多普勒效应存在时通信性能的关键。针对时变多普勒效应下传统估计方法准确度不足、复杂度高的问题,提出了一种利用共轭相位差信息的... 详细信息

正交频分复用(OFDM)水声通信速率高、实现方便,但对多普勒频移较为敏感,精准的多普勒估计和补偿是保证多普勒效应存在时通信性能的关键。针对时变多普勒效应下传统估计方法准确度不足、复杂度高的问题,提出了一种利用共轭相位差信息的低复杂度水声OFDM载波频偏估计算法。首先,推导连续时间轴上相邻符号间的载波相位差与载波频偏的近似关系式;然后,基于时频差分OFDM系统相邻子载波相位共轭的特性消除关系式中的未知发送信息,由此可在无需插入额外数据辅助信号的基础上实现时变多普勒的估计。仿真实验和海试实验结果均验证了所提算法在时变多普勒效应下相对传统方法获得的性能改善,表明本文算法可有效应用于时变多普勒效应下的OFDM水声通信。

关键词：正交频分复用水声通信时变多普勒估计深海垂直信道

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面向通导一体化的声梳信号水声通信方案

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应用声学 2025年第1期44卷 191-197页

作者：魏博文郝帅峰李茂林童峰兰维瑶厦门大学航空航天学院厦门361005 厦门大学海洋与地球学院厦门361005 导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心(厦门大学) 厦门361005 海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系大连116018

声学频率梳信号(简称声梳信号)具有时延测量精度高、参数设计灵活性好的特点,在水下高精度距离测量、定位方面得到研究,也为通导一体化波形设计提供了新的方向。该文针对通导一体化背景下声梳信号在水声通信方面的应用,设计了声梳信号... 详细信息

声学频率梳信号(简称声梳信号)具有时延测量精度高、参数设计灵活性好的特点,在水下高精度距离测量、定位方面得到研究,也为通导一体化波形设计提供了新的方向。该文针对通导一体化背景下声梳信号在水声通信方面的应用,设计了声梳信号水声通信编码、调制、解调、解码技术方案。通过对信号进行相关性、时延估计特性和通信性能的评估,并在此基础上开展了浅海水声信道海试实验,验证了声梳信号在实际海洋环境下的通信性能,并分析了影响其性能的主要因素。该文结果为推进声梳信号在通导一体化波形设计方面的应用提供了借鉴和参考。

关键词：声学频率梳水声通信水下测距水下定位

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一种面向受限水域应用的水声-WIFI双链路协同控制AUV

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水下无人系统学报 2025年第1期33卷 56-64页

作者：张檬魏博文金均昊童峰张福民厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102 厦门大学导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心福建厦门361105 厦门大学航空航天学院福建厦门361102 香港科技大学电子与计算机工程系中国香港999077 香港科技大学郑家纯机器人研究所中国香港999077

自主水下航行器(AUV)水下控制链路一般采用水声通信链路。对于浅海岸滩、水库、湖泊、管渠及洞穴等水域地形复杂的受限水域,复杂多径会对高速率水声通信性能造成严重影响,而有限水域深度为无线链路的应用提供了可能性。面向此类应用,文... 详细信息

自主水下航行器(AUV)水下控制链路一般采用水声通信链路。对于浅海岸滩、水库、湖泊、管渠及洞穴等水域地形复杂的受限水域,复杂多径会对高速率水声通信性能造成严重影响,而有限水域深度为无线链路的应用提供了可能性。面向此类应用,文中设计了一种采用水声和WIFI双链路协同控制的小型AUV:SubseaBuddy-3,其水声链路采用低速率扩频水声通信方式以保证强多径条件下的通信可靠性,而高速率WIFI链路则可在浅水区工作,或应用于布放前的功能调试测试,以及回收阶段的控制和观测。通过水声链路、WIFI链路在不同工作深度、不同信息获取/回传状态进行协同,可满足受限水域条件下可靠指控、水下图像实时/准实时回传的需求。同时, AUV配备惯性测量单元和深度传感器,可进行姿态和深度控制。水池实验证实了双链路AUV的工作有效性。

关键词：自主水下航行器水声通信 WIFI双链路协同控制受限水域

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一种近程水下声光一体化高速通信系统

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数字海洋与水下攻防 2023年第6期6卷 726-733页

作者：姚俊辉童峰吴剑明吴世珍厦门大学海洋与地球学院导航与位置服务技术国家地方联合工程研究中心厦门大学厦门大学人工智能研究院厦门求同信息科技有限公司

水下光通信具有高数据速率、低链路延迟等优势，但水体浑浊、对准困难等原因限制了其应用，声通信则因具有互补性可被用于组成声、光混合通信系统。但考虑到声、光信号不同传播特性，常规上此类声、光混合通信系统均采用声、光用独立调... 详细信息

水下光通信具有高数据速率、低链路延迟等优势，但水体浑浊、对准困难等原因限制了其应用，声通信则因具有互补性可被用于组成声、光混合通信系统。但考虑到声、光信号不同传播特性，常规上此类声、光混合通信系统均采用声、光用独立调制、解调的方式实现，造成较高的硬件系统开销。因此，提出了近程水下声光一体化高速通信方案，该方案采用PPM调制方式，基于同一套调制、解调模块以一体化的方式支持声、光2种通信链路，通过声、光2种通信模式的一体化实现，以更低的系统硬件实现复杂度提供具有更好的指向特性、水质、环境噪声适应性的近距高速链路。经水池实验验证：该系统在近程通信时，声、光通信链路均可实现1 Mbps数据速率的无误码通信。

关键词：水下无线通信声光一体通信 PPM调制

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