摘要：探测和通信设备是陆/海/空基平台进行环境感知与信息交互的重要保障,基于硬件和软件系统相似性设计探测通信一体化系统可有效减小平台体积,避免多系统相互干扰,提高资源利用率和信息获取效率,因此近年来受到了高度关注和广泛研究。本文首先概述了探测通信一体化技术的发展概况和工作体制,并重点对全共享体制下一体化波形设计的研究现状进行综述,分别面向单输入多输出和多输入多输出的一体化系统进行波形设计方法及信号处理技术的归纳和总结,并给出不同方法的适用场景和优缺点分析;其次,针对海洋信息领域对水声探测通信一体化技术的迫切需求,借鉴雷达通信一体化领域的研究思路,从理论基础、系统原理及系统组成等方面分析了探测和通信声呐系统集成的可行性,阐明了其相比于传统分立式声呐系统的优势。最后,对水声探测通信一体化的应用前景进行了展望,并分析了面临的困难和挑战。本文可以为声呐系统的集成化、多功能化发展提供新思路。

摘要：将差分正交频分复用(OFDM)水声通信技术与混合激励线性预测语音编码技术相结合,设计并实现差分OFDM水下语音通信系统,使其能够有效地对抗多途干扰,并具有低峰均比、高传输速率等优点,从而能够满足水下语音通信的速率要求。使用不同编码效率的信道编码,对系统的抗干扰能力进行了仿真,得到对应的信噪比和误码率的关系曲线,指出了编码效率的损失可提高系统的鲁棒性。对不同码率卷积码下的差分OFDM水下语音通信进行了湖试研究,并在1/3码率卷积码下比对采用块状导频的OFDM水下语音通信,给出了相应的合成语言效果,验证了系统的有效性和优越性;在不同通信距离上验证了系统的鲁棒性。

摘要：将被动时间反转镜(PTRM)技术与双向判决反馈均衡器(DFE)相结合,设计并实现了高可靠性的单载波水声通信解码方案。接收端采用PTRM压缩信道多途结构,聚焦信号能量;利用双向DFE将传统DFE和反向DFE输出结果合并,进一步降低错误判决的概率,提高系统稳健性。在时不变浅海水声信道环境中,开展的水声通信试验数据处理结果表明:与传统DFE相比,双向DFE能够获得一定的处理增益,5 km、7 km和10 km通信距离上的均衡后输出信噪比分别提高了2.74 d B、2.36 d B和1.54 d B,有效改善了解码性能。

摘要：水面水下目标分辨是水声领域中迫切需要解决的难点问题。本文利用浅海负跃层水文条件下水面水下目标声场主导模态差异性,通过波束形成空域滤波器设计方法分别估计接收信号中反转模态能量和传播模态能量,根据能量比估计结果实现水面水下目标分辨。仿真结果表明:当水平接收阵位于跃层内或跃层下时,该方法可以对非正横方位目标进行准确分辨,并且处理频段越宽、基阵孔径越大、临界深度与目标深度差异越大,分辨正确率越高。

摘要：为解决主动声纳系统易暴露、隐蔽性差的问题,提出一种基于海豚whistle信号的仿生主动声纳隐蔽探测技术。在发射端将线性调频探测信号隐蔽在海豚whistle信号中,设计了一种主动声纳的仿生隐蔽探测信号,该信号与海洋中的海豚哨叫声十分相似,可以利用海洋中的生物环境噪声实现主动声纳的隐蔽探测。在接收端选用自适应相关器作为主动声纳的时域处理器,自适应相关器对海洋环境有较强的匹配适应能力,可以自动匹配海洋信道,有效抑制多途扩展损失,相较匹配滤波器有更高的信噪比处理增益,有助于实现远距离探测。仿真和海试结果表明,基于海豚whistle信号的仿生主动声纳隐蔽探测技术具有良好的隐蔽性和有效性。

摘要：针对水下多用户通信中存在的多址干扰问题,提出一种基于声屏蔽的多址接入方法。声屏蔽是利用不同信源与接收阵之间的多途信道差异实现多址接入的。通过对接收信号的屏蔽聚焦处理,使得多址干扰被有效抑制,信源信号被时反聚焦后得到增强,多途影响将明显减弱。将声屏蔽与正交频分复用(OFDM)结合,设计出了基于声屏蔽的OFDM多用户通信系统,该系统可以在不占用额外带宽的条件下实现多用户通信。通过理论分析和仿真研究表明:声屏蔽不仅能够抑制多址干扰,同时也对期望信号进行聚焦,可以有效提高通信系统的数据吞吐量,降低误码率。此外,声屏蔽允许在同一方向上对不同用户同时通信。

摘要：针对冰下噪声的显著脉冲特征及其对冰下的探测声呐的干扰的问题,本文采用第8次北极科考声学实验和松花江实验获得的冰下噪声数据,研究其统计特性及对匹配滤波器检测性能的影响。分析了冰下噪声数据的统计特性,采用Alpha稳定分布作为统计模型,通过分数低阶矩法估计噪声数据获得的Alpha稳定分布参数并对噪声数据进行拟合并同高斯分布拟合情况进行对比,采用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法,利用实际冰下噪声数据及仿真数据分析匹配滤波检测性能,结果表明:冰下噪声具有非高斯性,拖尾较重;相比高斯分布,Alpha稳定分布更符合实际冰下噪声统计特性;相同信噪比下,宽带脉冲信号抑制冰下脉冲噪声性能优于窄带脉冲信号,并且不同特征指数α对检测性能有一定的影响。本文的研究结果可为在冰下工作的主动声呐设计及性能预报提供一定的理论依据。

摘要：介绍了基于DSP5509的水下语音信号处理平台的总体设计思想、硬件电路设计和软件算法实现,并对该平台进行了电联调及水池实验,结果表明该平台在较复杂水声环境下仍能保持很高的语音清晰度。该平台可应用于水下蛙人之间的语音通信,达到水下协同工作的目的。

摘要：经过数千万年的进化,鲸豚动物依靠发达的声呐系统在水下实现捕猎、探测、通信、定位与导航等行为。为探索鲸豚动物声呐机理,需要深入挖掘鲸豚发声行为。近年来,自容式的声学行为记录器已成为重要的观测途径。自容式声学记录器可附着于鲸豚动物,长期获取各类声学信号,利用多源传感器从多个角度观测动物行为状态与环境信息。文章介绍了鲸豚动物吸附式声学行为记录器的系统设计思路,描述了获取数据的后置处理方法,并进一步梳理国内外研制的发展脉络,展望了声学行为记录器在发声特性研究、生物学、生态学等多领域的应用前景,并对下一步技术突破重点提供参考。

摘要：对海面偶极子声场提出基于单个水听器的定位算法,并设计信号处理流程和双曲线提取的Hough变换法。海试结果表明信号处理和双曲线提取具有较高增益,定位算法稳健、具有较高精度。该算法所需设备简单,运算量小,在近距离目标运动参数估计和辐射噪声测量方面具有特色。