基于ROMS模型的水声信道建模仿真

复杂多变的海洋环境是影响声呐性能的主要因素,水下声场的计算对声呐布放、航路规划等反潜工作具有指导意义。本文基于ROMS模型对海洋数据进行模拟,并使用并行化技术改进后的BELLHOP模型对其进行仿真,实现对水下声场的快速预报。文章通过实验验证了该方法的可行性以及结果的准确性,利用并行化技术改进后的计算速度也有显著提升。仿真实验表明,此方法可以快速准确地预报水下声场,对声呐设备的工作具有评估和指导作用,为后续反潜作战方案制定提供了数据参考。

基于AR模型的时变水声信道统计分析方法

Bellhop波束追踪方法利用射线理论在给定的几何和声源频率下能够得到准确的水下信道,但没有考虑到随机信道变化,将位置的不确定性和表面波浪的变化引起大尺度效应建模为1阶AR模型,理论建模分析并仿真验证了信道功率增益随通信带宽和通信距离的关系,采用最小二乘拟合对信道功率增益做局部平均,从而对时变水声信道概率密度函数进行估计。表面波浪的时变引起路径长度的变化,通过计算信道功率增益自相关函数可以估计模型参数,从而为信道预测提供可能。

基于带乘性噪声模型的水声通信字符估计算法研究

水声信道多途效应明显,而且存在衰落、散射、损耗以及随机时变等特性,使得水声通信系统的接收信号存在严重的码间干扰。利用带乘性噪声系统模型来刻画随机信道,在建模基础上利用最优滤波递推算法实现状态估计。由于状态向量中的第一维与接收信号之间存在一一对应关系,进而可实现水声信号的估计。该算法在最小方差意义下是最优的,能有效克服码间干扰和噪声污染。2种信道的仿真结果表明,在信噪比(SNR)为18db时,误码率(BER)均已经降低到10-4数量级,验证了算法的有效性。

纠错编码技术在水声跳频通信中的性能研究

将水声跳频通信系统与纠错编码技术相结合进行了研究,针对复杂多变、强多途和起伏干扰的浅水水声信道,建立了基于BELLHOP射线模型的时变衰落水声信道模型,该信道模型建立起了信道特性与海洋环境参数之间的关系,在海洋环境参数给定的条件下可以精确仿真信道。在此基础上通过系统仿真的方法研究了卷积码、RS码和串行级联码三种纠错编码方案在水声跳频通信系统中的性能,给出了两种典型信道下的仿真结果并进行了对比分析,结果表明串行级联码具有更强的纠错能力,比较适合复杂多变的水声衰落信道。