检索结果-内蒙古大学图书馆

矿业安全与环保 2017年第3期44卷 20-23,28页

作者：李顺高勇四川大学电子信息学院四川成都610065

在地下空间突发灾难后通信中断的情况下,基于刚性管道的应急声通信系统可为搜救被困人员提供有效保障。在现有的管道应急声通信系统中,存在传输效率较低的缺点,针对该问题,提出一种基于差分pattern时延差编码的管道应急声通信方法,可有... 详细信息

在地下空间突发灾难后通信中断的情况下,基于刚性管道的应急声通信系统可为搜救被困人员提供有效保障。在现有的管道应急声通信系统中,存在传输效率较低的缺点,针对该问题,提出一种基于差分pattern时延差编码的管道应急声通信方法,可有效提高管道应急声通信系统的传输效率。实际的管道实验结果证明了该方法的有效性与可行性,与原来的通信系统相比,相同条件下的通信速率有了较大提高,并具有一定的抗干扰性能。

关键词：应急声通信 pattern时延差编码时延测量 Lab VIEW

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基于M元pattern时延差编码的隐蔽水声通信

基于M元Pattern时延差编码的隐蔽水声通信

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中国声学学会第十一届青年学术会议

作者：周焕玲殷敬伟夏旭杜鹏宇哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨工程大学水声工程学院中国舰船研究设计中心

随着通信对抗与反对抗技术的发展,水声通信系统对隐蔽性的要求越来越高。本文基于pattern时延差编码提出了一种适用于水声环境的隐蔽通信系统。用M种pattern码的码型及pattern码出现在码元窗时的时延差值携带信息,并采用结构复杂的级联... 详细信息

随着通信对抗与反对抗技术的发展,水声通信系统对隐蔽性的要求越来越高。本文基于pattern时延差编码提出了一种适用于水声环境的隐蔽通信系统。用M种pattern码的码型及pattern码出现在码元窗时的时延差值携带信息,并采用结构复杂的级联型混沌序列作为系统的pattern码,敌方在pattern未知的情况下很难将信息破译,具有良好的保密性和安全性。在哈尔滨工程大学信道水池开展了试验研究,数据处理结果表明,该系统在低信噪比条件下仍能实现有效通信,验证了系统的稳健性。

关键词：隐蔽水声通信 pattern时延差编码混沌序列

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基于混沌扩频的pattern时延差编码水声通信研究

基于混沌扩频的Pattern时延差编码水声通信研究

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中国声学学会水声学分会2013年全国水声学学术会议

作者：陈凯赵安邦广东湛江91388部队哈尔滨工程大学水声技术重点实验室

pattern时延差编码(PDS)水声通信体制具有稳健的通信性能,混沌扩频序列具有比较理想的相关性和平衡性,用于通信中可获得扩频增益,特别适合远程通信。将混沌扩频序列应用于PDS水声通信体制中,可获得混沌扩频通信的优良性能,进一步提高抗... 详细信息

pattern时延差编码(PDS)水声通信体制具有稳健的通信性能,混沌扩频序列具有比较理想的相关性和平衡性,用于通信中可获得扩频增益,特别适合远程通信。将混沌扩频序列应用于PDS水声通信体制中,可获得混沌扩频通信的优良性能,进一步提高抗水声多途干扰能力。黑龙江省莲花湖的试验结果表明,采用混沌扩频序列信号的PDS水声通信体制具有良好的抗多途和抗多普勒能力,验证了混沌扩频序列在PDS水声通信体制中的优良性能。

关键词：水声通信 pattern时延差编码混沌扩频

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浅海远程水声通信关键技术研究

浅海远程水声通信关键技术研究

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作者：曾财高哈尔滨工程大学

学位级别：博士

随着我国海洋强国战略的推进,海洋经济发展从近海走向远海,海军战略也从近海防御向远海延伸,这就对水声通信技术提出了更高的要求,希望其能实现更远的通信距离并具有稳健的通信性能。本文围绕被动时间反转pattern时延差编码(pattern Tim... 详细信息

随着我国海洋强国战略的推进,海洋经济发展从近海走向远海,海军战略也从近海防御向远海延伸,这就对水声通信技术提出了更高的要求,希望其能实现更远的通信距离并具有稳健的通信性能。本文围绕被动时间反转pattern时延差编码(pattern Time Delay Shift Coding,PDS)水声通信技术,结合分集合并思想,重点解决浅海远程水声通信面临的强多途和低信噪比问题,针对移动水声通信中面临的多普勒和信道时变特性的影响,提出相应的解决方案,并通过仿真和外场试验数据对所提的浅海远程水声通信方案加以验证。首先,对浅海水声信道的特性进行了详细地分析,并指出实现浅海远程稳健水声通信所要解决的问题。详细阐述了水声信道的多途、多普勒和时变性的产生机理及其对声波信号的影响,并基于声呐方程,从能量的角度分析了水声通信可用带宽的有限性。给出了水声信道的一些特性函数,以便于在数学上对水声信道的物理特性进行分析说明。此外,还使用实测数据对水声信道特性进行了分析研究,重点分析了多普勒对信道特性的影响、信道的多途成因、信道的时间相干性和垂直方向上的空间相关性。通过对水声信道的特性分析表明,要实现可靠且稳健的浅海水声通信,信道均衡和多普勒补偿是必不可少的手段,而对于远程水声通信来说,还需要充分利用各多途路径的能量,以提高信噪比。其次,针对实际海洋环境中被动时间反转(Passive Time Reversal,PTR)聚焦增益被削弱的问题,提出最大比被动时间反转(Maximum Ratio Passive Time Reversal,MRPTR)技术。通过理论推导和实测数据分析了PTR的性能,分析表明,PTR的时间压缩特性能够有效抑制多途扩展,而空间聚焦特性能够提高q函数的主旁瓣比。对选择合并、等增益合并和最大比合并三种合并技术进行了理论推导和仿真分析,结果表明选择合并的输出增益最低,等增益合并的输出性能易受到各支路间信噪比差异性的影响,而最大比合并具有最佳输出增益,且无论各支路信道条件的差异性如何,其性能总能保持稳定。针对实际海洋环境中PTR聚焦增益被削弱的问题,将最大比合并的思想引入到PTR技术中,提出MRPTR技术,从理论上推导了其合并权系数,并证明该权系数只与输入噪声功率有关,而与信道多途结构无关,从而避免了常规最大比合并中信号幅度估计带来的误差影响。随后还提出基于预加权的被动时间反转技术,该技术与MRPTR具有等效的性能。通过仿真验证了MRPTR合并权系数的正确性,并证明了MRPTR具有比常规PTR更优的输出性能。浅海远程试验数据处理结果也表明,相比于常规PTR水声通信,基于MRPTR的PDS水声通信系统具有更高的输出信噪比和更低的误码率。随后,针对低信噪比下垂直接收阵PTR输出性能下降的问题,提出基于虚拟信道的被动时间反转(Passive Time Reversal Based on Virtual Channel,VCPTR)技术,以改善水声通信的性能。提出一个虚拟信道的概念,给出了其表达式,对其构建过程进行了详细论述和推导,并进行了原理性仿真,结果表明虚拟信道对信号的衰落更小,但其依然具有复杂的多途结构。于是提出VCPTR技术,以实现虚拟信道的均衡,对其聚焦增益进行了推导和仿真分析,仿真结果表明VCPTR不仅能获得垂直接收阵的空间增益,还能获得虚拟信道的时间聚焦增益。浅海远程水声通信试验数据处理结果表明,在信噪比低至无法准确估计子信道的情况下,VCPTR能够以更少的阵元获得与MRPTR相同的输出性能,验证了基于VCPTR的PDS水声通信系统在低信噪比环境下的实用性和有效性。最后,针对移动水声通信中的多普勒效应和信道的时变特性,提出基于动态自适应解码的PDS水声通信方案。根据PDS的解码特点,提出基于码元的多普勒补偿(Symbol-based Doppler Compensation,SB-DC)技术,该技术通过计算多普勒对当前码元造成的时延误差,来对下一码元进行多普勒时延补偿,具有实时性。使用实测的信道数据对基于SB-DC的PDS水声通信系统进行了仿真分析,仿真结果表明SB-DC能够对通信信号的时变多普勒进行实时补偿,从而减少解码错误。由于信道的时变特性,PTR对信道的均衡处理达不到预期效果,因此提出自适应拷贝相关解码技术,该技术通过对拷贝相关器的参考信号进行实时更新,从而克服时变信道的影响。最后将SB-DC与自适应拷贝相关解码技术相联合,提出动态自适应解码(Dynamic adaptive decoding,DAD)方案,并对其解码性能进行了仿真分析,仿真结果表明,DAD能在SB-DC的基础上进一步降低通信误码率。松花江水声通信试验的数据处理进一步分析了基于DAD的PDS水声通信系统的解码性能,试验结果验证了基于DAD的PDS水声通信系

关键词：浅海远程水声通信被动时间反转 pattern时延差编码最大比合并虚拟信道动态自适应解码

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基于Matlab的时延差编码被动时反转镜水声通信系统仿真实验设计

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实验室研究与探索 2022年第8期41卷 139-143,218页

作者：郭铁梁赵旦峰梧州学院电子与信息工程学院广西梧州543002 梧州学院广西机器视觉与智能控制重点实验室广西梧州543002 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

为让学生掌握pattern时延差编码(PDS)、被动时间反转镜(PTRM)等水声通信技术,深刻理解多径干扰对深海水声通信系统的影响,将具有很强抗多径干扰能力的PDS技术应用于深海水声通信;将PTRM技术应用于PDS系统,在对抗深海信道多径干扰更具优... 详细信息

为让学生掌握pattern时延差编码(PDS)、被动时间反转镜(PTRM)等水声通信技术,深刻理解多径干扰对深海水声通信系统的影响,将具有很强抗多径干扰能力的PDS技术应用于深海水声通信;将PTRM技术应用于PDS系统,在对抗深海信道多径干扰更具优势;将矢量信号处理技术应用到上述通信系统,以提高系统的输入信噪比(SNR)。结果表明,该通信系统能够在深海多径和低输入SNR情况下,以较低的误码率(BER)及较高的通信速率进行通信。通过深海PTRM-PDS通信系统的仿真,在教学中使学生深入了解技术流程。更加直观体验PTRM-PDS水声通信技术原理及有关过程。

关键词：水声通信教学 pattern时延差编码被动时间反转镜仿真实验设计

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差分pattern时延差编码水声通信技术研究

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通信学报 2012年第6期33卷 112-117页

作者：殷敬伟张晓生雪莉孙超哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 西北工业大学声学工程研究所陕西西安710072

基于传统pattern时延差编码提出一种采用非固定码元宽度的差分编码方式(DPDS),以相邻码元时间差值携带信息,利用不同线性调频信号来实现码元分割,具有较好的抗码间干扰和抗多普勒的能力。通过计算机仿真研究及湖试实验,验证了DPDS系统... 详细信息

基于传统pattern时延差编码提出一种采用非固定码元宽度的差分编码方式(DPDS),以相邻码元时间差值携带信息,利用不同线性调频信号来实现码元分割,具有较好的抗码间干扰和抗多普勒的能力。通过计算机仿真研究及湖试实验,验证了DPDS系统可提高通信速率,可抑制信道多途效应产生的码间干扰和多普勒效应产生的时间漂移,具有很好的有效性和稳健性。

关键词：水声通信 pattern时延差编码差分编码多普勒

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参量阵水声通信技术研究

参量阵水声通信技术研究

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作者：程越哈尔滨工程大学

学位级别：博士

水声通信是目前最常用的一种不需要电缆连接就能在海洋环境中有效传输信息的通信方式。当前水声通信领域面对的最重要问题是水声信道多途效应带来的频率选择性衰落和码间干扰。提高水声通信系统的通信速率、抗多途干扰能力以及通信隐蔽... 详细信息

水声通信是目前最常用的一种不需要电缆连接就能在海洋环境中有效传输信息的通信方式。当前水声通信领域面对的最重要问题是水声信道多途效应带来的频率选择性衰落和码间干扰。提高水声通信系统的通信速率、抗多途干扰能力以及通信隐蔽性是浅海水声通信领域研究的重要内容。参量阵是利用声波在媒质中的非线性作用,获得低频率、宽带、高指向性差频波的小尺寸声发射装置。参量阵的这些特性为浅海远距离、高速率水声通信提供了一个理想的选择,其高指向性对于抗多途干扰和实现定向隐蔽通信具有重要作用。本文研究海水中参量阵差频波相位稳定性问题,并以此为基础结合参量阵发射技术与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)编码体制、pattern时延差编码体制,分别提出基于单边带参量预调制的OFDM信号参量阵发射方法和基于原频信号时域均衡处理的参量阵pattern时延差编码水声通信方法,设计搭建参量阵水声通信系统并验证其可行性及有效性。首先,研究海水中参量阵差频波相位特征,通过对参量阵声场理论的推导和分析,发现参量阵差频波相位是原频波相位的函数,采用延时转发方法,分别在含气泡和不含气泡的水介质中,测量参量阵差频波与同频率小振幅波在传播过程中产生的相位差。设计方案通过外场试验研究差频波相位在传播过程中的起伏变化,试验结果验证了参量阵差频波与同频小振幅波能够长时间保持比较稳定的相位关系,并且参量阵差频信号的相位在信号传播过程中具有稳定性,这一结论为参量阵差频波作为相位调制水声通信系统中通信信息的载体提供一定的理论依据。其次,面对浅海水声通信高速率、稳健性及隐蔽性的需求,研究参量阵OFDM水声通信技术,针对OFDM信号参量阵发射问题,提出一种基于单边带参量预调制OFDM信号参量阵发射方法。基于“Berktay远场解”,当通信预设信号分别为单频信号和线性调频信号时,对完全调幅预调制算法、抑制载波双边带预调制算法以及单边带预调制算法分别进行理论推导和仿真分析。对原频信号进行参量预调制可使原频信号在水介质的非线性作用下自解调得到预设的通信信号形式,能够有效减小参量阵自解调效应带来的谐波失真,提高通信系统的有效性。仿真结果发现,采用改进单边带调制(Single-sideband modulation,SSB)算法对单频信号和线性调频信号进行预调制时,没有谐波干扰并且能够节省系统功率。利用Berktay参量阵模型理论,推导分析OFDM信号参量阵发射的可行性,采用单边带参量预调制算法调制的OFDM信号经参量阵发射后,自解调作用产生的差频OFDM信号仍然保持子载波之间的正交性,该算法可实现OFDM编码与参量阵发射的有效结合,通过理论分析和海试数据对该算法的有效性进行验证。最后,针对充当pattern码的线性调频信号(Linear frequency modulated,LFM)非线性自解调作用导致的差频信号幅度12d B/oct变化问题,从参量阵宽带信号理论出发,研究时域及频域参量阵LFM信号处理算法,提出基于原频信号时域均衡处理的参量阵pattern时延差编码水声通信方法。通过对pattern原频信号进行时域均衡处理获得幅度补偿,克服差频信号幅度12d B/oct变化的问题,可提高参量阵LFM差频信号的互相关性,进而提高基于参量阵pattern时延差编码通信系统的抗噪性能。通过理论分析和海试数据对该算法的有效性进行验证。

关键词：声学参量阵水声通信 OFDM通信技术 pattern时延差编码水声隐蔽通信

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TCM在pattern时延差编码通信体制中的应用

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吉林大学学报（信息科学版） 2011年第2期29卷 92-96页

作者：崔化超赵安邦刘佳蕾陈阳陈凯哈尔滨工程大学水声技术国防技术重点实验室广东湛江91388部队

pattern时延差(PDS:pattern time Delay Shift)编码通信体制具有很好的抗多途干扰能力,但传输过程中仍存在一定的误码。为提高该体制的抗噪声能力,将网格编码调制(TCM:Trellis-Coded Modulation)技术与PDS体制结合使用,对信息进行网格... 详细信息

pattern时延差(PDS:pattern time Delay Shift)编码通信体制具有很好的抗多途干扰能力,但传输过程中仍存在一定的误码。为提高该体制的抗噪声能力,将网格编码调制(TCM:Trellis-Coded Modulation)技术与PDS体制结合使用,对信息进行网格编码调制和维特比软判决译码。实验结果证明,该方案抗噪声效果显著,可使PDS体制的抗噪声性能提高3 dB左右。

关键词： pattern时延差编码网格编码调制差分解码软判决维特比译码

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动态自适应pattern时延差编码水声通信

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西安交通大学学报 2010年第8期44卷 78-82页

作者：赵安邦陈凯陈阳惠俊英解立坤哈尔滨工程大学水声技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

针对pattern时延差编码(PDS)水声通信中常规解码不能适应信道变化及收发节点运动的问题,提出了一种动态自适应解码方法.该方法采用变长滑动窗动态地搜寻每个携带信息的Pat-tern码元,根据解码结果实时地修正下一码元偏移量,将有用信息最... 详细信息

针对pattern时延差编码(PDS)水声通信中常规解码不能适应信道变化及收发节点运动的问题,提出了一种动态自适应解码方法.该方法采用变长滑动窗动态地搜寻每个携带信息的Pat-tern码元,根据解码结果实时地修正下一码元偏移量,将有用信息最大限度地送入拷贝相关器进行解码.该方法能够较好地自适应信道起伏及收发节点距离变化对信号造成的影响,使系统性能较常规拷贝相关解码大幅提高.在吉林省松花湖的试验结果表明,采用动态自适应解码的PDS通信体制,在距离1000m通信时,误比特率较常规解码降低一个数量级,1500m时实现了无误码通信.该方法简单实用,适应性强,为构建高速、稳健的水下通信网打下了良好基础.

关键词：水声通信 pattern时延差编码动态自适应

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水下机器人通信系统的设计与实现

水下机器人通信系统的设计与实现

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作者：赵登路哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

21世纪的今天,各类水下机器人技术被广泛应用于越来越多的领域。其中水下机器人通信系统中水声通信技术的研究已经成为当前的一个热门领域。本文在水下机器人有缆通信方式的基础上,设计并实现了一套基于STM32的水声通信系统,并进行了系... 详细信息

21世纪的今天,各类水下机器人技术被广泛应用于越来越多的领域。其中水下机器人通信系统中水声通信技术的研究已经成为当前的一个热门领域。本文在水下机器人有缆通信方式的基础上,设计并实现了一套基于STM32的水声通信系统,并进行了系统测试。本文的主要研究内容和工作如下:首先,总结了课题相关内容的研究现状,开展了通信系统的信号设计以及信号处理的研究工作,对pattern时延差编码原理进行了分析以及仿真研究,引入了通信系统可靠性分析的理论,并给出了本文所研究的水声通信系统的方案设计。其次,实现了硬件电路设计,采用主频为168MHz的低功耗STM32F407系列的芯片控制数据采集模块、数模转换模块以及实现自动增益等,其中包括数字信号处理电路、信号调理电路、线性功放电路、差分收发转换电路的芯片选取及电路设计过程。并基于Keil uVision4集成开发环境,采用C语言实现了信号检测、应答控制、信号译码等模块的软件设计。最后,详细介绍了通信系统的可靠性分析过程,并给出了系统的实验室仿真测试、水池测试和外场测试,验证了本文中水声通信系统的功能。

关键词：水声通信 pattern时延差编码数字信号处理可靠性分析

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