基于矢量傳感器的水聲通信技術(shù)研究.pdf

1、矢量傳感器在弱信號(hào)檢測和目標(biāo)定位等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,但其在水聲通信領(lǐng)域中的應(yīng)用在國內(nèi)外還是空白.本文研究了基于矢量傳感器的水聲通信系統(tǒng)的編解碼方法、聲壓和振速聯(lián)合處理的方法和高分辨率頻率方位聯(lián)合估計(jì)的方法,通過仿真研究和湖上試驗(yàn),論證了矢量傳感器相對(duì)于聲壓水聽器的優(yōu)越性.基于矢量傳感器的頻率調(diào)制通信系統(tǒng)通過聲強(qiáng)處理可以抵消各向同性干擾、提高信噪比,從而擴(kuò)大通信距離,降低誤碼率.聲強(qiáng)處理的增益與積分時(shí)間有關(guān),因此在遠(yuǎn)程、低數(shù)據(jù)率的擴(kuò)譜

2、通信中更具優(yōu)勢.基于譜變換的解碼方式由于受到瑞利限(BT=1)的限制,在系統(tǒng)帶寬和通信速率上必須進(jìn)行折衷考慮.因此在帶寬受限的水聲信道中,非相干的頻率調(diào)制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率的通信.本文提出了一種基于矢量傳感器的高分辨率頻率和方位聯(lián)合估計(jì)的算法,將其應(yīng)用于水聲通信系統(tǒng)中.利用ESPRIT算法實(shí)現(xiàn)高分辨率的頻率估計(jì),突破了瑞利限的限制,在信噪比較高的條件下,可以降低對(duì)系統(tǒng)帶寬的要求.在頻率和方位聯(lián)合估計(jì)的基礎(chǔ)上,本文提出了一種頻率和方位聯(lián)

3、合解碼的方法,通過波達(dá)的方位區(qū)分直達(dá)聲和多途信號(hào),通過聯(lián)合解碼可進(jìn)一步降低誤碼率.如將其應(yīng)用于水聲通信網(wǎng)絡(luò)中,還可以實(shí)現(xiàn)多用戶通信.在松花湖水域進(jìn)行了國內(nèi)首次基于矢量傳感器的水聲通信系統(tǒng)湖上試驗(yàn).試驗(yàn)研究了基于矢量傳感器的相位調(diào)制、頻率調(diào)制、頻率跳變擴(kuò)譜等不同調(diào)制編碼方式下的水聲通信系統(tǒng)的性能.試驗(yàn)結(jié)果表明:低信噪比時(shí)(通信距離8公里),相位調(diào)制通信系統(tǒng)中基于矢量傳感器的聲壓和振速聯(lián)合處理的結(jié)果明顯優(yōu)于聲壓處理的結(jié)果.對(duì)頻率調(diào)制信號(hào)解碼