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国家自然科学基金(10904160): 作品数：20 被引量：135H指数：7; 相关作者：黄海宁李宇黄勇孙贵青张春华更多>>; 相关机构：中国科学院中国科学院大学中国科学院研究生院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中国科学院知识创新工程更多>>; 相关领域：理学交通运输工程一般工业技术电子电信更多>>

水声扩频通信中多普勒估计与补偿算法研究被引量：13: 2012年; 通信系统普遍受多普勒效应影响,因而载波同步成为通信中的一项关键技术。在水声通信中,由于声速有限,信道中的多普勒效应的影响更为明显。该文在一个基于软件无线电机制的水声扩频通信系统中,对水声信道的多普勒效应进行分析和建模,并在此基础上提出了一种有效的水声扩频多普勒估计与补偿算法。仿真实验表明,算法能够在-22 dB的情况下有效地对15 m/s以内产生的多普勒频移进行估计与补偿。算法经过海试测试,在6节速度及加速减速过程中,系统均能够成功地完成载波同步。; 袁兆凯隋天宇李宇黄海宁; 关键词：水声扩频通信多普勒效应载波同步

迭代法MIMO声纳目标检测——一种凸显弱目标的方法被引量：4: 2010年; 通常MIMO声纳接收机收到的信号会直接送入匹配滤波器组,然后测量信号到达时间。当遇到强弱两个目标散射信号混叠的情况时,弱目标的输出峰值可能被淹没在强目标的旁瓣内而无法分辨。为提高MIMO声纳对弱目标的分辨能力,本文提出一种迭代信号分析方法,可以由强到弱依次对目标进行估计。通过数值仿真分析了本方法的性能。结果表明:采用迭代分析方法可以有效提高系统对弱目标的分辨能力。; 王福钋李淑秋李宇黄海宁; 关键词：MIMO 声纳迭代法匹配滤波

一种小型化水声信号调制发射系统被引量：17: 2012年; 为了满足小型化水下工作平台远距离通信的需求,从发射功率和通信体制两方面出发,提出了一种小型化水声信号调制发射系统的设计方案。设计了发射信号结构,以直接序列扩频通信体制为基础,采用结合移相脉冲宽度调制技术生成发射信号,进行了调制算法的仿真。应用体积小、效率高的D类功率放大器,设计了布局合理的系统结构和稳定可靠的硬件电路,优化发射机与换能器之间的匹配滤波网络,实现了小型化系统。系统在海试中完成了浅海、远距离、低误码率通信。系统工作稳定,有一定的工程应用价值。; 支绍龙袁兆凯李宇尹力黄海宁; 关键词：小型化远距离水声通信系统 D类功放

水下目标方位估计的克拉美-罗界研究被引量：6: 2013年; 该文首次给出了任意平面离散阵列对水下窄带源和宽带源进行近场测距的克拉美-罗界(CRB),并进一步全面地推导了相应远场测向的CRB表达式。由此揭示了近场测距和远场测向的CRB的影响因素和特点:(1)两者的影响因素均可分为两部分:阵列相关因素,如阵列结构和阵列孔径等;目标信号相关因素,如目标的相对方位、信号频率、带宽和信噪比等。(2)两者均与信号带宽和谱密度函数构成的一个联合量成反比。(3)近场测距的CRB与目标距离的四次方成正比。(4)近场测距的CRB与基阵参考点的选择有关,而远场测向的CRB则与其无关。(5)对于均匀直线阵,近场测距CRB大致与阵列孔径的五次方成反比,而远场测向CRB则大致与阵列孔径的三次方成反比;对于均匀圆周阵,两者均与阵列孔径成反比,且与目标的相对方位无关。Monte-Carlo仿真结果验证了理论分析和上述结论的正确性。该文CRB不仅给出了近场测距和远场测向的最佳估计性能,而且为阵列及信号的设计提供了理论指导,以达到最优的测距和测向效果。; 曾雄飞孙贵青黄海宁; 关键词：水声信号处理窄带信号宽带信号克拉美-罗界

Kraken声场建模下目标辐射噪声模拟技术研究: 2012年; 水面目标辐射噪声模拟技术是测试被动声呐系统、目标识别定向及水声软对抗的关键技术。通过对辐射噪声信号特性的描述及分析,建立了水面目标频域线谱及连续谱分量的数理仿真模型。针对水声信道影响因素,将Kraken简正波声场模型与信号本身特性有机结合。以1/3倍频程滤波带宽算法为基础,完成了对宽带FIR滤波器组的设计。采用现在应用广泛的GPU(Graphic Processing Unit)并行加速平台,实时实现了目标噪声模拟器整体架构,大大降低了系统硬件资源的消耗。通过对模拟器输出信号进行数理分析,证明了该模拟器能较好地实现水面目标的辐射噪声特性,具备良好的科研应用价值。; 解恺丁雪洁李宇黄海宁李启虎; 关键词：辐射噪声 GPU

水平不变浅海环境随机扰动对声传播的影响被引量：7: 2015年; 本文主要讨论浅海水平不变波导中的低频声传播问题,为环境适配声纳设计奠定基础。通过仿真分析了海水及海底环境参数对传播损失的影响,根据仿真及实验结果,建立了声速剖面随机扰动及海面、海底起伏条件下的声强分布概率模型,并利用模型中的形状参数α和尺度参数β,提出了局部蒙特卡洛模拟加曲线拟合的声场敏感性分析方法。仿真及实验结果表明声场传播损失服从伽马分布,良好水文条件下10 km距离的声场能量起伏也达到10 d B,随着距离增加,声场敏感性增加。本文所提出方法通过对近场声场的测量和统计实现对远场声场敏感性的预报,与全声场蒙特卡洛模拟相比计算量减小一个数量级。; 王文博黄勇李淑秋; 关键词：浅海环境声传播蒙特卡洛模拟

水声网络冲突避免MAC协议的研究和优化被引量：2: 2014年; 在UW-CSMA/CA协议的基础上,针对水声网络的特点,在节点位置未知且不要求各节点时间同步的前提下,提出了对静默算法、退避算法和状态转移规则的改进算法,设计了一种适合于水声多跳网络的MACAPU协议。仿真结果表明:MACAPU协议在不同数据包长度、不同通信速率和不同节点距离下均具有较高的吞吐量,比原始UW-CSMA/CA协议具有更好的性能。; 刘磊李宇张春华黄海宁; 关键词：水声网络 MAC协议退避算法

一种新型频域快速盲分离算法被引量：3: 2013年; 为克服传统盲源分离算法分离效果差、计算量大且输出信号尺度模糊的缺点,提出了一种新型频域快速盲源分离算法。该算法在分析时域水声信号混合模型的基础上,构建新型频域混合模型,采用混合神经网络计算某一频率的分离矩阵,以此来估计全局分离矩阵。新算法较好地克服了尺度模糊问题,极大地减小了计算量,增加了分离算法的灵活性,分离性能较好。水声信号仿真实验和湖试实验均验证了算法的有效性。; 丁雪洁刘纪元黄海宁; 关键词：水声通信混合神经网络短时傅里叶变换

单矢量水听器的几种DOA估计方法被引量：26: 2012年; 针对单矢量水听器,将旋转不变技术(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)等参数估计算法用于直方图统计,并提出了基于单矢量水听器的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法,推导出波束形成的功率谱公式和半功率波束宽度公式以及不同声压振速组合情形下定向性能的理论下界,同时也对其他波达方向(direc-tion of arrival,DOA)估计方法进行了总结。理论分析和实验结果表明:ESPRIT等用于直方图统计后能够获取更为全面准确的目标信息;MUSIC算法可获得比最小方差无畸变响应(minimum variance distortionless response,MVDR)更高的分辨率,而且同样满足实时处理要求;MVDR的半功率波束宽度与信噪比大致呈现反比例关系,而常规波束形成(conventional beam-forming,CBF)的半功率波束宽度收敛于131.06°,两者都只与信噪比有关;声能流法等适用于较高信噪比情形,而波束形成和子空间方法的定向精度在较低信噪比情形下仍能接近理论下界,尤其是波束形成具有良好的宽容性;功率谱估计的3种算法具有相同的估计误差边界;各定向算法的时间花销都较小,均可应用于实时系统。; 曾雄飞孙贵青李宇黄海宁; 关键词：矢量水听器波达方向参数估计功率谱估计

水下目标自主连续跟踪与定位算法研究被引量：20: 2012年; 针对水下无人航行器进行纯方位目标运动分析时难以获取精确稳定的目标方位的情况,研究了实时有效的方位预处理方法。针对水下环境噪声起伏变化的特点,采用自动阈值检测和抛物线波束内插方法获取精确的目标方位;提出了一种预置跟踪算法实现对目标方位的连续检测跟踪,克服了方位历程中可能出现的野值和漏检现象,确保基于修正极坐标的扩展卡尔曼滤波算法(modified polar extended Kalman filter,MPEKF)正常工作。试验结果表明,该方法能够对移动目标进行运动分析,正确获取目标距离、速度信息,误差较小,具有很高的工程价值和军事应用前景。; 李峥李宇黄勇黄海宁; 关键词：扩展卡尔曼滤波

国家自然科学基金(10904160)

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