Turbo码在水声OFDM通信中的应用研究

为了增强高速水声通信中信息传输的可靠性,采用了性能优越的Turbo码和OFDM相结合的方法,并与传统的卷积码进行了性能比较.仿真结果表明,在水声通信可以接受的信噪比范围内,采用Turbo码的误码性能明显优于无信道编码和卷积编码;在带宽利用率相同时使用该方案的水声通信系统性能优于无信道编码和卷积码.因此,把Turbo码与OFDM相结合的传输体制可以明显提高水声通信系统的传输速率和可靠性,从而在水声通信中具有良好的应用前景.

小波域声呐图像自适应增强

声呐图像受噪声污染严重、对比度低,给后期的定位识别带来不便,而传统的处理方法容易造成边缘模糊.针对这一问题,提出了一种图像自适应增强算法.该算法利用形态小波对声呐图像进行自适应的多分辨率分析,分别增强不同尺度上的信号或细节,通过多通道重构图像的加权实现去噪和对比度提高.仿真结果表明该算法快速有效,对高斯噪声和冲击性噪声都具有较好的鲁棒性,处理后的声呐图像边缘细节信息保留完好,得到了理想的增强效果.

三维成像声呐的设计与实现

讨论了一个三维成像声呐的系统结构、成像原理及其软件、硬件设计与实现中遇到的有关技术问题.由于采用了二维面阵,该系统可以在一次发射中获取一系列二维回波序列图像,处理单元则据此二维序列图像合成完整的三维声像.本系统的二维面阵由16×8个基元构成,跟随有128通道信号调节器(放大、滤波、自动增益控制等),其后是128通道并行A/D转换器和缓存.该128路并行数据经并/串转换及接口,通过光纤传至水上单元,经由水上单元的PC机及DSP处理器进行三维图像重建及显示.软件由三维成像模型及并行波束形成和聚焦算法构成.虽然该系统是为水下机器人声视觉而设计的,其在海洋工程和水下防卫中具有广泛的应用价值.

一种小平台剖面声呐的设计与实现

堤坝内部管涌、裂缝、空洞等安全隐患的检测是长期以来困扰水利部门的技术难题.针对水下堤坝安全检测,提出并设计实现了适合水下机器人等小平台为载体的高分辨率剖面声呐,系统采用大功率宽带水声发射机,产生线性调频脉冲,可以在信号发射后连续获取被测堤坝内部的回波信号,并通过DSP构成的水下信息处理单元进行实时相关信号处理,从而可获得坝体内介质不连续的信息.信号处理后的数据通过光纤传至水上单元,由PC机进行堤坝内部剖面图像的重建及显示.通过水池和外场水库试验,取得了良好的效果,验证了系统技术路线的可行性和性能的稳健性.该系统是为堤坝安全检测而设计,但是在海洋资源勘探和地质沉积层探测等领域同样具有广泛的应用价值.

视频图象水下声传输试验研究

论述了视频图象水下声传输中的一些问题，介绍了我们为研究解决这些问题而开发的一些关键性技术，包括变换域自适应均衡器、高压缩比数据压缩技术和可编程并行信号处理器等。测试结果表明这些技术是成功的。

自组织人工神经元网络用于声图象识别的研究

本文通过实验研究了自组织人工神经元网络用于声图象识别的步骤和方法，讨论了在水声、超声医学等声图象识别中所遇到的一些关键性技术问题．

一种实时水下声图象的获取、处理和自动识别系统

本文介绍了一种实时水下声图象的获取、处理和自动识别系统，对构成系统的软、硬件系统作了概要的描述，并给出相应的框图和部分实验结果。本系统曾成功地用于松花江沉船的打捞任务，证明已达到实用阶段。

水声语音通信中信源编码鲁棒性的研究

水声信道中常常伴随着比无线电信道更强的噪声背景、强烈的声吸收和散射,特别是多途传播的影响,使声信号码元更易受到干扰.本文从水声信道语音通信的需要出发,研究了目前国际通行的语音信号信源编码的鲁棒性问题,提出了增加鲁棒性的必要性,给出了必要的数学定义,以PCM和CS-ACELP编码为例进行了定量的研究.结果显示,在信源编码中适当加入冗余保护码对提高整个通信系统的鲁棒性是必要的和有益的.

一种最大熵图象恢复在IBM-PC机上实现的算法

本文在研究了把最大熵(ME)图象恢复问题简化为求解一个常微分方程问题的基础上,开发了一个适于用微型计算机对此问题求解的迭代算法。从而使在一般微型机(例如IBM-PC/XT)上运用最大熵方法进行图象恢复与重建成为可能。

一种低信噪比测频技术

鉴于数字信号处理器(DSP)的迅速发展,本文提出了一种计算式测频方法。该方法可根据采样幅值计算出待测频率,并与自适应滤液器和参数平滑技术相结合,从而可在信噪比较低和存在其他线谱干扰的情况下实现信号频率的精测。计算机仿真和实际的工程使用已证明了它的有效性。该方法在水声和其他通信系统中具有一定的应用价值。

用打印机进行高分辨图象输出时的灰度变换问题

本文以NECCP7打印机为例,介绍了用打印机进行高分辫图象输出的方法,并着重讨论了用打印机进行高分辫图象输出时的灰度变换问题。

基于经验模式分解的自适应去噪算法

基于加性高斯白噪声在经验模式分解算法(Empirical Mode Decomposition,EMD)下的统计特性,提出了一种基于EMD的去噪算法。通过数值仿真,比较了提出的算法与小波域阈值去噪的性能。仿真结果表明,该算法与小波域阈值去噪的效果相似,而不用选择小波基,是一种自适应的去噪算法。

基于主动声纳的水下目标特征提取技术综述

主要针对目前国内外常用的主动声纳水下目标特征提取技术进行综述。

分离EMD中混叠模态的新方法

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)过程中可能出现的模态混叠问题,提出一种新的处理方法.该方法利用了差分运算、累计求和,同时结合EMD来实现混叠模态的分离.该文对数值仿真信号和LOD(length-of-day)数据进行了仿真分析,比较了原始EMD和所提算法的分析结果.仿真结果表明,该算法可有效分离混叠模态,得到尺度成分清晰的本征模态函数.

水下影像衬度的理论分析

依据海洋光学的散射理论,给出了水下影像衬度的理论计算公式,并提出了改善水下影像衬度的方法.结果表明:对称性双光源与单色光源相比影像衬度提高2倍多,理论分析和实验结果相符.表明采用对称性照明系统是提高水下影像衬度的一种有效方法.

一维PSD非线性修正的共轭梯度算法

分析了一维光电位置敏感器件(positionsensitivedetector,PSD)的非线性的原因,并根据PSD的非线性特点,提出了用神经网络的共轭梯度算法对PSD的非线性进行补偿,从而使PSD的非线性区获得了与线性区近似的线性度。因此,在不增加复杂测量设备的情况下,扩大了测量范围,提高了非线性区的测量准确度和数据的置信度。

基于正交频分复用的高速水声通信技术

信号的多途传输引起的码间干扰是影响高速水声通信的主要障碍之一.为了克服码间干扰,设计了一种改进的基于正交频分复用(OFDM)技术的水声通信方法,直接将发射数据的实部调制到高载频进行传输,结构简单.湖试中,在7 000m距离内,传输速率达到8. 3KB/s,误码率10-2∶10-5.试验证明该方法可以有效降低码间干扰的影响,达到较高的传输速率和较低的误码率.

水声扩频通信的关键技术及试验研究

针对水下声信道的独特环境,利用扩频通信技术的抗多途、抗干扰、低信噪比检测等优良性能,设计并实现了一个水声扩频通信系统。对于水声通信中严重的多途衰落和多普勒频移现象,采用多径分离再合并技术和实时频率跟踪技术有效地解决了以上问题,大大降低了系统的误码率。并采用沃尔什快速相关算法,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。可以达到低功耗、远距离、高隐蔽性、低信噪比检测、高可靠性的数据传输性能。

H序沃尔什快速变换及其在水声扩频通信中的应用

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,扩频通信技术的抗多途、抗干扰性能使之适合用于水声通信。然而,要想较好地解决多途衰落和多普勒频偏问题,须对接收信号进行多途分量的提取和多普勒频率搜索。这将使程序的运算量大为增加,一般的相关算法无法满足数据处理的实时性。沃尔什快速变换能够快速的实现矢量和矩阵的相关运算,将其应用到水声扩频通信中的扩频编解码、频率搜索和多途分集,可以保证接收信号的实时处理。从而,在信道多途比较严重、环境噪声较强的浅海信道中,能够实现长距离、低信噪比、低误码率、高保密性的实时扩频通信。通过湖试和海试,验证了此水声扩频通信系统的上述优良性能。