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Logistic混沌映射与差分进化改进人工蜂群优化水下定位 被引量：3
1
作者 陈嘉兴 刘扬 +1 位作者 刘晓茜 刘志华 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期57-67,共11页
水下节点定位时通常采用距离估算法,在节点之间利用点到点的距离来估计或基于角度估计来完成节点定位。然而,这种算法存在较大的定位误差。为了提升定位的精确度,引入了人工蜂群(ABC)优化算法,该算法通过将节点定位结果优化问题转化为... 水下节点定位时通常采用距离估算法,在节点之间利用点到点的距离来估计或基于角度估计来完成节点定位。然而,这种算法存在较大的定位误差。为了提升定位的精确度,引入了人工蜂群(ABC)优化算法,该算法通过将节点定位结果优化问题转化为对节点目标函数的优化问题,有效地提高了水下节点的定位精度。尽管如此,ABC算法在迭代过程中仍存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题。针对这些问题,提出了一种通过Logistic混沌映射与差分进化改进的人工蜂群优化水下定位算法(improved artificial bee colony optimization underwater localization algorithm by Logistic chaos mapping and differential evolution,LDIABC)。首先,在算法种群初始化阶段,引入了Logistic混沌映射,利用该映射函数产生的混沌序列代替随机数生成器,从而使种群在初始化分布时蜜源位置更均匀,并从理论上证明了Logistic混沌序列的互异性,从而避免由于种群分布过于密集导致算法在迭代过程中陷入局部最优;其次,提出了适应度方差这一标准来验证在算法迭代过程中未陷入局部最优,进一步证明其有效性;然后,在引领蜂搜索阶段,基于差分进化的变异策略,提出了权重因子改进引领蜂邻域搜索方式,提高了引领蜂的全局搜索效率,加快了算法的收敛速度。仿真实验表明,LDIABC算法能够有效避免传统ABC算法收敛速度慢和易陷入局部最优的问题。相较于Tent-IABC算法、ELOABC算法、CODEGWO算法以及SAPSO算法,LDIABC算法在收敛速度和节点定位成功率上均有显著提升,并且优化定位精度分别提升了6.36%、13.33%、14.16%和16.88%。这些结果证明LDIABC算法能够有效提升水下节点定位精度,具有良好的优化效果。 展开更多
关键词 人工蜂群优化 水下定位 LOGISTIC混沌映射 适应度方差 权重因子
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基于自适应形态学滤波与霍夫变换的水声通信信号检测方法
2
作者 王洋 沈同圣 +2 位作者 汪涛 乔钢 周锋 《通信学报》 北大核心 2025年第7期29-44,共16页
为了解决水声通信信号检测易受到水下信道环境和严重噪声干扰的问题,基于水声通信信号的结构特征(SC),提出了一种基于自适应形态学滤波(AMF)与霍夫变换(HT)的水声通信信号检测方法。该方法采用短时分数阶傅里叶变换(STFRFT),调整分数阶... 为了解决水声通信信号检测易受到水下信道环境和严重噪声干扰的问题,基于水声通信信号的结构特征(SC),提出了一种基于自适应形态学滤波(AMF)与霍夫变换(HT)的水声通信信号检测方法。该方法采用短时分数阶傅里叶变换(STFRFT),调整分数阶域旋转角度匹配信号相位特性,显著提升时频能量聚集度,形成边界清晰的带状SC;基于时频图像素邻域局部密度设计AMF,动态调整结构元素的尺度因子来增强信号细节SC;构建HT模型,通过全局投票机制检测带状SC,从而实现高效、准确的水声通信信号检测。实验结果表明,不同信道环境下所提方法在泛化能力、检测概率、检测效率方面具有更好的鲁棒性和有效性。 展开更多
关键词 水声通信 信号检测 短时分数阶傅里叶变换 自适应形态学滤波 霍夫变换
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基于误差自适应仿射投影算法的水声自干扰抑制方法
3
作者 陈聪 胡科学 +3 位作者 史文涛 金勇 魏倩 肖启阳 《电信科学》 北大核心 2025年第10期44-57,共14页
在带内全双工(in-band full-duplex,IBFD)水声通信系统的自干扰(self-interference,SI)抑制中,水下计算资源受限使得传统稀疏信道估计算法难以应对时变、多径、噪声密集的信道特性,无法兼顾收敛速度与估计精度。为此,提出基于误差自适... 在带内全双工(in-band full-duplex,IBFD)水声通信系统的自干扰(self-interference,SI)抑制中,水下计算资源受限使得传统稀疏信道估计算法难以应对时变、多径、噪声密集的信道特性,无法兼顾收敛速度与估计精度。为此,提出基于误差自适应补偿收缩仿射投影算法(error-adaptive compensated shrinkage af‐fine projection algorithm,EA-CS-APA)的水声SI抑制方法。该方法通过引入基于误差能量的选择更新机制抑制无效参数扰动,并构建误差与步长的非线性映射实现自适应步长调整,有效平衡收敛速度与稳态精度。实验结果表明,与补偿收缩仿射投影算法(compensated shrinkage affine projection algorithm,CS-APA)相比,所提方法在归一化均方差、SI抑制性能和计算效率方面分别提升约20%、10%和40%,在复杂时变多径环境下表现出更鲁棒的性能优势,为计算资源受限的水下通信设备提供了有效的SI抑制解决方案。 展开更多
关键词 水声通信 自干扰抑制 仿射投影算法 自适应滤波 稀疏信道估计
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基于信道均衡和多普勒因子的短距光互连网络损耗控制
4
作者 王继钢 刘仁山 佟晓妍 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期181-187,共7页
高频率、高功率的光信号在传输过程中常遭遇自相位调制等非线性效应,严重限制了传输的准确性和稳定性,导致信号质量显著下降,为了优化信号传输过程中的非线性效应管理,减少信号间的相互干扰,提出基于信道均衡和多普勒因子的短距光互连... 高频率、高功率的光信号在传输过程中常遭遇自相位调制等非线性效应,严重限制了传输的准确性和稳定性,导致信号质量显著下降,为了优化信号传输过程中的非线性效应管理,减少信号间的相互干扰,提出基于信道均衡和多普勒因子的短距光互连网络损耗控制方法。根据网络信道的复包络变化特性,展开信道均衡设计。通过计算短距光互连网络中的传输行为,构建短距光互连网络的信道模型,提高信号的传输质量和稳定性。结合单频光信号部分传输能量,对网络损耗值展开频率细化和校正,获取频率偏移量。引入多普勒因子并应用Hanning窗函数,对自相位调制的非线性效应展开补偿,实现短距光互连网络损耗控制。实验结果表明,采用所提方法后,损耗一直控制在600 dB以下,通信中断概率大幅度降低,维持在0.02%~0.30%之间,有效缓解了非线性效应,提升了短距光信号传输的准确性和稳定性。 展开更多
关键词 信道均衡 短矩光互连网络 Hanning窗函数 耦合损耗 多普勒因子
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支持水下UUV集群的水声网络MAC协议研究进展
5
作者 赵瑞琴 杨若涵 《电信科学》 北大核心 2025年第10期29-43,共15页
随着无人水下潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)在水下作业、目标探测等领域的广泛应用,支持水下UUV集群的水声通信网络组网技术正成为水下信息获取领域的研究热点。媒体接入控制(me‐dia access control,MAC)协议作为协调节点... 随着无人水下潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)在水下作业、目标探测等领域的广泛应用,支持水下UUV集群的水声通信网络组网技术正成为水下信息获取领域的研究热点。媒体接入控制(me‐dia access control,MAC)协议作为协调节点间数据传输、优化网络性能的核心技术,对提升水声通信网络效能具有重要作用。系统梳理了国内外支持UUV集群的水声网络MAC协议的研究进展,涵盖从经典协议架构到近年来集群化适配方案的最新成果。基于信道接入机制与应用场景两大维度对现有MAC协议展开深入分析,总结各类方法的技术特点与适用条件,并在此基础上对未来面向UUV集群的水声网络MAC协议发展趋势进行展望,旨在为UUV集群水声网络MAC协议的创新设计与工程应用提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 无人水下潜航器 媒体接入控制 接入机制 应用场景
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基于micro-LED的波分复用高速水下可见光通信系统研究
6
作者 应红 张涛 +3 位作者 王彬峰 刘涛 唐堂 惠天宇 《照明工程学报》 2025年第5期60-73,共14页
本文研究了一种基于2个商用LED和5个自行设计micro-LED的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)超高速水下可见光通信概念验证系统。通过预均衡和正交频分复用调制技术,在0.6 m水下环境中实现了28.82 Gbps的聚合通信速率,这... 本文研究了一种基于2个商用LED和5个自行设计micro-LED的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)超高速水下可见光通信概念验证系统。通过预均衡和正交频分复用调制技术,在0.6 m水下环境中实现了28.82 Gbps的聚合通信速率,这是目前所知基于micro-LED的水下可见光通信(Underwater Visible Light Communication,UVLC)的破纪录传输速率,较现有最高纪录(20.09 Gbps)提升43%。相对单通道455 nm micro-LED(7.23 Gbps),容量增益达4倍。此外,本研究还分析了各波长光源的调制带宽与光功率特性,并利用63%和40%衰减片模拟扩展距离传输环境。采用63%衰减片的WDM-UVLC系统可获得聚合速率为18.35 Gbps,其中最短的估算传输距离为650 nm波长的光源,仅为1.81 m。使用40%衰减片的WDM-UVLC获得了15.36 Gbps的总通信速率,最短估算传输距离为2.75 m,而对于在水环境衰减特性小的蓝绿光则能够获得超过8 m的估算传输距离。尤其对于455 nm通道SNR仅下降5 dB即可维持BER<3.8×10^(-3),验证了方案在功率波动下的鲁棒性与潜力。该研究不仅验证了波分复用技术结合micro-LED在水下高速通信中的潜力,更表明多色micro-LED是波分复用UVLC发射器的绝佳候选器件,通过特定的光学滤波器和光学设计,未来可实现更集成的波分复用系统。 展开更多
关键词 水下可见光通信 波分复用 micro-LED 正交频分复用
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基于自适应中值滤波器的水声正交频分复用通信脉冲噪声抑制 被引量：1
7
作者 刘嘉奥 韩笑 +2 位作者 朱广军 殷敬伟 田亚男 《声学学报》 北大核心 2025年第4期1031-1041,共11页
脉冲噪声是水声信道中的常见干扰,当脉冲噪声与正交频分复用信号峰值相互叠加时,对脉冲噪声的检测和抑制将更为困难,进而严重影响水声通信系统性能。针对这一问题,提出了一种基于自适应中值滤波器的水声脉冲噪声抑制方法。首先利用导频... 脉冲噪声是水声信道中的常见干扰,当脉冲噪声与正交频分复用信号峰值相互叠加时,对脉冲噪声的检测和抑制将更为困难,进而严重影响水声通信系统性能。针对这一问题,提出了一种基于自适应中值滤波器的水声脉冲噪声抑制方法。首先利用导频信息获取背景噪声预估计值,并从中检测和标记脉冲噪声出现位置,而后通过自适应中值滤波器抑制脉冲噪声,改变背景噪声的分布特性,提高了稀疏贝叶斯学习信道估计算法的性能。基于试验脉冲噪声和第十三次北极科考通信试验数据的仿真结果表明,所提方法能够有效抑制背景噪声中的脉冲噪声分量,同时相对于传统方法具有更好的误码率性能,在-10~20 dB广义信噪比下所提方法的误码率平均可分别降低5.42%和11.15%。 展开更多
关键词 水声通信 正交频分复用 脉冲噪声 自适应中值滤波器 北极水声学
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一种基于粒子滤波的水声连续波信号检测前跟踪算法 被引量：1
8
作者 岳洋 郑翠娥 +1 位作者 孙大军 徐健 《控制与决策》 北大核心 2025年第1期111-118,共8页
针对水声双扩展信道背景下的连续波信号跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪算法,重点提升临近多径信号干扰下的弱信号跟踪性能.首先,提出一种利用临近信号预测状态来描述多径信号干扰的似然函数;其次,在量测空间中引入速度量测... 针对水声双扩展信道背景下的连续波信号跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪算法,重点提升临近多径信号干扰下的弱信号跟踪性能.首先,提出一种利用临近信号预测状态来描述多径信号干扰的似然函数;其次,在量测空间中引入速度量测集,推导速度-相关包络联合似然函数解析式,并以此构建多量测输入的信号检测前跟踪模型,最终获得稳健的信号参数跟踪结果.数值仿真与水池实验结果表明,在典型的水声时变双扩展信道下,所提出算法具有更优的多径信号检测及跟踪性能. 展开更多
关键词 连续波信号 水声双扩展信道 粒子滤波 弱信号跟踪 检测前跟踪
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水下舰艇扩频通信体制研究
9
作者 李尧 赵健康 龙海辉 《现代电子技术》 北大核心 2025年第1期107-111,共5页
水下舰艇通信采用的水声通信方式在长距离传输中信号衰减严重,且因为隐蔽性需求信号功率受限,叠加受到多径干扰和海洋背景噪声干扰,通信误码率较高。为此,提出水下舰艇扩频通信体制研究。设计扩频通信体制,利用扩频通信体制拓宽传输带宽... 水下舰艇通信采用的水声通信方式在长距离传输中信号衰减严重,且因为隐蔽性需求信号功率受限,叠加受到多径干扰和海洋背景噪声干扰,通信误码率较高。为此,提出水下舰艇扩频通信体制研究。设计扩频通信体制,利用扩频通信体制拓宽传输带宽,提升远距离衰减下的通信信噪比;采用类白噪声的伪随机码m序列和OPS序列作为扩频码组建编码序列集,解决白噪声干扰、多径干扰和码分多址的问题。测试结果表明:同等条件下,采用m序列的扩频通信结果更优,可以实现-25 dB下误码率低于1%的可靠通信。经过该方法调制后,剔除了噪声干扰和多径干扰,增强了衰减的高频信号,解决了水下通信远距离衰减、多径干扰、背景噪声干扰等问题。 展开更多
关键词 水下舰艇通信 扩频通信 M序列 OPS序列 误码率 信噪比
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融合多特征的水声通信信号调制识别方法
10
作者 王洋 沈同圣 +3 位作者 汪涛 乔钢 周锋 刘峰 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1338-1348,共11页
针对水声通信信号的特征易受信道噪声和多径效应等复杂水声环境的影响导致识别率较低的问题,提出了一种融合多特征的水声通信调制识别方法。首先,为获取抗噪性能更强的信号特征,设计了小波时频特征与平方功率谱、自相关谱的最强两谱线... 针对水声通信信号的特征易受信道噪声和多径效应等复杂水声环境的影响导致识别率较低的问题,提出了一种融合多特征的水声通信调制识别方法。首先,为获取抗噪性能更强的信号特征,设计了小波时频特征与平方功率谱、自相关谱的最强两谱线特征相融合的方法;其次,基于迁移学习理论构建轻量化网络模型,以时频特征完成2FSK和4FSK信号的识别;最后,设计粒子群优化的支持向量机,根据最强两谱线特征实现对非频移键控信号(包括BPSK、QPSK、DSSS和OFDM信号)的识别。仿真结果表明该方法对水声信道和环境噪声具有良好的泛化能力,海试数据验证了该方法的识别率优于现有的神经网络模型。 展开更多
关键词 水声通信 调制识别 多特征融合 轻量化网络
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深海可靠声路径下基于变分贝叶斯推断的水声信道估计
11
作者 李伟哲 韩笑 +1 位作者 魏笠 殷敬伟 《声学学报》 北大核心 2025年第3期768-777,共10页
在深海可靠声路径(RAP)区域,水声信道呈现明显的长时延、分簇稀疏特性。针对RAP信道的上述特性,在Turbo迭代均衡的框架下开发了一种基于向量近似消息传递(VAMP)和变分贝叶斯推断(VBI)的信道估计方法。首先,将RAP信道建模为不同簇子信道... 在深海可靠声路径(RAP)区域,水声信道呈现明显的长时延、分簇稀疏特性。针对RAP信道的上述特性,在Turbo迭代均衡的框架下开发了一种基于向量近似消息传递(VAMP)和变分贝叶斯推断(VBI)的信道估计方法。首先,将RAP信道建模为不同簇子信道的串联,利用VBI迭代估计每一簇子信道;然后,针对VBI计算复杂度较高的问题,将VAMP嵌入VBI框架,在低复杂度下估计各簇信道后验分布;最后,针对反射声子信道时变性强的问题,在VBI框架下提出了基于直达声时间相关性的信道、符号的联合估计方法。利用在中国南海收集的深海实验数据对所提方法进行了验证。结果表明,所提方法在深海RAP信道下具有更好的信道估计性能和更低的计算复杂度。 展开更多
关键词 深海 可靠声路径 水声信道估计 变分贝叶斯推断 向量近似消息传递
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基于掠射角声线修正及微分迭代的深海UUV免时钟同步定位方法
12
作者 康玉柱 申晓红 +2 位作者 王海燕 闫永胜 董海涛 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期496-508,共13页
水声传感器网络深海无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)主要根据几何原理进行水声定位。水下声速不均匀会导致声线传播发生弯曲,用恒定声速来计算节点和UUV之间的距离会产生很大的误差,同时水下环境的复杂性使水下节点和... 水声传感器网络深海无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)主要根据几何原理进行水声定位。水下声速不均匀会导致声线传播发生弯曲,用恒定声速来计算节点和UUV之间的距离会产生很大的误差,同时水下环境的复杂性使水下节点和UUV之间很难做到精确的时钟同步,且维持时钟同步的成本很高。针对节点、UUV间时钟异步和声线弯曲情况,提出了一种基于掠射角声线修正及微分迭代的深海UUV免时钟同步定位方法。该方法在声速剖面和节点接收端掠射角已知的情况下,可以获得比较精确的节点和UUV间水平距离,采用微分迭代方法提高UUV定位精度。通过Matlab仿真和Bellhop模拟实验进行了性能验证,结果表明传统声线修正方法已经不适用节点、UUV时钟异步情况,文中所提基于掠射角声线修正及微分迭代的深海UUV免时钟同步定位方法在掠射角估计误差存在的情况下可以明显提高UUV的定位精度。此外,在掠射角估计误差存在情况下仿真了基于掠射角的声线修正效果,对节点深度的设置和通信范围内节点的选择具有实际的指导意义。 展开更多
关键词 水声传感器网络 深海UUV水声定位 免时钟同步 声线修正 微分迭代算法
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避障声呐接收端分段频域匹配滤波算法的实现
13
作者 刘鑫 郑恩让 +2 位作者 郭拓 刘建国 毕杨 《现代电子技术》 北大核心 2025年第7期132-138,共7页
避障声呐是一种主动声呐,一般情况下需要通过匹配滤波算法对回波信号进行处理以实现测距。但是,在硬件计算能力有限的情况下,常规匹配滤波算法要求时域数据点数较多,计算耗时大,且匹配滤波结果数据传输量大。为了解决这一问题,在接收端... 避障声呐是一种主动声呐,一般情况下需要通过匹配滤波算法对回波信号进行处理以实现测距。但是,在硬件计算能力有限的情况下,常规匹配滤波算法要求时域数据点数较多,计算耗时大,且匹配滤波结果数据传输量大。为了解决这一问题,在接收端硬件系统采用正交解调加滤波的方法,可将回波的频谱向低频段搬移,从而降低了采样频率;在接收端软件部分采用分段频域匹配滤波算法,该方法对传统算法的整体结构进行了优化,主要由回波时域信号的划分、频域匹配滤波与信号的抽取重组三个部分组成。在Matlab仿真实验中,对比了传统频域匹配滤波算法和提出的分段频域匹配滤波算法所消耗的时间与内存使用情况,所提算法在采样点数较多的情况下具有明显优势。实验室水槽实验表明,所提算法可以有效地降低计算量,具有较高的实用价值和理论参考意义。 展开更多
关键词 避障声呐 分段频域匹配滤波 正交解调 信号抽取重组 回波信号划分 模糊函数
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基于粒子群算法的弹性水声通信网络拓扑优化
14
作者 林温敏 陈东升 +2 位作者 郝帅峰 童峰 陶毅 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期660-668,共9页
[目的]为应对水声网络因信道传输条件差、时延长、能量严重受限,易出现网络节点通联质量不平衡、节点异常失效等问题导致的网络弹性差,对提高水声网络,特别是含汇聚节点网络的弹性问题进行研究.[方法]在浅海水声信道多径传输条件及复杂... [目的]为应对水声网络因信道传输条件差、时延长、能量严重受限,易出现网络节点通联质量不平衡、节点异常失效等问题导致的网络弹性差,对提高水声网络,特别是含汇聚节点网络的弹性问题进行研究.[方法]在浅海水声信道多径传输条件及复杂海洋环境节点异常失效的情况下,本文以提升网络弹性作为目的,从网络拓扑结构优化的角度,提出了一种基于粒子群的弹性水声网络拓扑优化算法.该算法以网络的覆盖率和连通率为约束条件,综合考虑包括网络弹性指标在内的多项网络性能指标,旨在通过拓扑优化提升水声网络性能的同时保证网络弹性.[结果]仿真实验结果表明,网络拓扑结构经所提算法优化后,网络通信投递率有所提升,在节点随机异常失效的情况下,其网络仍能保持覆盖率和连通率优于其他部署算法.[结论]本文模型和算法部署的水声网络具有很好的网络弹性,能有效应对海洋环境下网络节点随机失效的问题. 展开更多
关键词 水声网络 网络弹性 汇聚节点 拓扑优化 粒子群
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极地脉冲噪声环境下水声信道时延-多普勒参数估计方法
15
作者 张哲铭 韩笑 +2 位作者 葛威 杨舒允 殷敬伟 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1314-1326,共13页
针对极地脉冲噪声导致现有估计算法性能下降甚至失效的问题,提出了一种鲁棒的正交匹配追踪算法。首先,通过引入最大相关熵准则实现原子基的准确选择;其次,利用L 1范数重构损失函数,减轻脉冲噪声对于参数求解的影响。同时,采用基于分布... 针对极地脉冲噪声导致现有估计算法性能下降甚至失效的问题,提出了一种鲁棒的正交匹配追踪算法。首先,通过引入最大相关熵准则实现原子基的准确选择;其次,利用L 1范数重构损失函数,减轻脉冲噪声对于参数求解的影响。同时,采用基于分布式迭代优化策略的交替方向乘子法,高效地获取全局最优解。数值仿真和基于中国第九次北极科考冰下实测脉冲噪声数据处理结果表明,所提方法相较于经典算法有明显的性能提升,在脉冲噪声下具有更高的估计精度和更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 时延–多普勒信道 参数估计 极地脉冲噪声 稀疏表示 最大相关熵准则
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利用共轭相位差信息的正交频分复用水声通信载波频偏估计
16
作者 姚俊辉 邱逸凡 +2 位作者 童峰 周跃海 陈东升 《声学学报》 北大核心 2025年第3期788-798,共11页
正交频分复用(OFDM)水声通信速率高、实现方便,但对多普勒频移较为敏感,精准的多普勒估计和补偿是保证多普勒效应存在时通信性能的关键。针对时变多普勒效应下传统估计方法准确度不足、复杂度高的问题,提出了一种利用共轭相位差信息的... 正交频分复用(OFDM)水声通信速率高、实现方便,但对多普勒频移较为敏感,精准的多普勒估计和补偿是保证多普勒效应存在时通信性能的关键。针对时变多普勒效应下传统估计方法准确度不足、复杂度高的问题,提出了一种利用共轭相位差信息的低复杂度水声OFDM载波频偏估计算法。首先,推导连续时间轴上相邻符号间的载波相位差与载波频偏的近似关系式;然后,基于时频差分OFDM系统相邻子载波相位共轭的特性消除关系式中的未知发送信息,由此可在无需插入额外数据辅助信号的基础上实现时变多普勒的估计。仿真实验和海试实验结果均验证了所提算法在时变多普勒效应下相对传统方法获得的性能改善,表明本文算法可有效应用于时变多普勒效应下的OFDM水声通信。 展开更多
关键词 正交频分复用 水声通信 时变多普勒估计 深海垂直信道
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适用于水声移动通信的调制方式
17
作者 樊勇兴 张扬帆 黄海宁 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第8期2727-2736,共10页
传统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)水声通信在双扩展信道中,产生复杂子载波间干扰(inter-carrier interference,ICI),严重影响通信质量。参照水声探测双曲调频信号多普勒高容忍度的特征,引入一种多载... 传统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)水声通信在双扩展信道中,产生复杂子载波间干扰(inter-carrier interference,ICI),严重影响通信质量。参照水声探测双曲调频信号多普勒高容忍度的特征,引入一种多载波调制方式——等比子载波多载波通信(geometric subcarrier multicarrier communication,GSMC)。GSMC的子载波带宽从低频到高频随频率等比增加,即使通过具有时延和多普勒扩展的双扩展信道也能近似保持正交性,减少ICI。利用此特性,针对最小均方误差算法求逆运算导致计算复杂度过高的问题,对信道矩阵进行压缩形成单抽头对角矩阵替代原矩阵进行直接求逆。仿真结果表明,在双扩展信道下,GSMC较OFDM有更好的误码率性能,在低复杂度算法下兼容了系统性能与计算复杂度。 展开更多
关键词 水声通信 多载波调制 双扩展信道 正交频分复用
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综合链路质量认知的水声传感网络路由优化方法
18
作者 郝帅峰 郑思远 +1 位作者 童峰 陈东升 《声学学报》 北大核心 2025年第2期525-536,共12页
针对水声传感网络(UASN)在复杂多变海洋环境条件下网络路由适应性差,导致网络性能起伏严重、鲁棒性低的问题,通过不同层面、不同机制的环境认知进行链路质量评估及路由优化,提出一种综合链路质量认知路由方法。首先,定义了由莱斯因子、... 针对水声传感网络(UASN)在复杂多变海洋环境条件下网络路由适应性差,导致网络性能起伏严重、鲁棒性低的问题,通过不同层面、不同机制的环境认知进行链路质量评估及路由优化,提出一种综合链路质量认知路由方法。首先,定义了由莱斯因子、信噪比、节点负载等多维度参数组成的综合链路质量特征,对变化海洋环境下的信号、信道、链路信息进行综合感知,并通过结合多址接入交互与监听实现低开销链路质量评估;在此基础上,根据理想解相似排序法设计多属性优化机制进行UASN路由的认知优化。仿真及实际海洋环境下开展的水声传感网络试验结果表明,所提方法可获得优于固定路由及常规认知路由方法的网络数据包投递率等网络指标,验证了通过认知优化改善水声传感网络对海洋环境适应性的有效性。 展开更多
关键词 水声传感网络 认知路由 综合链路质量 多属性优化
原文传递
传感器位置受限下的到达时间差定位阵型优化研究
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作者 刘嘉辰 杜洋 +2 位作者 余紫莹 吴鸣 杨军 《应用声学》 北大核心 2025年第5期1325-1333,共9页
为了解决传感器位置距目标较远时,基于到达时间差(TDOA)定位法定位的阵型优化问题,该文理论推导了节点选择的最优策略并提出了一种基于强化学习的阵型优化方法。首先通过最大化费舍尔信息矩阵(FIM)的行列式,理论计算了受约束下的TDOA定... 为了解决传感器位置距目标较远时,基于到达时间差(TDOA)定位法定位的阵型优化问题,该文理论推导了节点选择的最优策略并提出了一种基于强化学习的阵型优化方法。首先通过最大化费舍尔信息矩阵(FIM)的行列式,理论计算了受约束下的TDOA定位的最优传感器形状,给出了FIM随相邻传感器夹角的变化趋势,进而得到节点选择的最优策略并进行仿真实验。但由于传感器初始数量少时抗干扰能力不足,初始数量多时会丢弃少阵列时获取的信息,实验效果不佳。为解决单一最优策略受初始定位精度影响较大的问题,该文设计强化学习进行训练,效果优于同条件下的贪心算法。 展开更多
关键词 定位 阵型优化 区域受限 强化学习
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人工智能技术在水声网络路由协议中的应用探索
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作者 赵矣昊 陈友淦 +6 位作者 李姜辉 万磊 陶毅 王栩琛 董妍函 涂申奥 许肖梅 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2429-2447,共19页
随着海洋强国战略的发展,我国对海洋资源勘探、生态环境监测、军事安全应用等领域的海洋信息获取和数据传输需求迅速增加。水声网络作为水下数据传输的重要手段,其性能直接受到路由协议的影响。传统水声网络路由协议面临着动态海洋环境... 随着海洋强国战略的发展,我国对海洋资源勘探、生态环境监测、军事安全应用等领域的海洋信息获取和数据传输需求迅速增加。水声网络作为水下数据传输的重要手段,其性能直接受到路由协议的影响。传统水声网络路由协议面临着动态海洋环境、节点能量有限以及网络安全等诸多挑战。近年来,人工智能技术凭借其强大的学习能力、数据洞察能力和适应性,逐渐被引入到水声网络路由协议中。该文综述了国内外人工智能技术在水声网络路由协议中的应用研究进展,详细分析了其在平面路由和层级路由中的应用情况。研究结果表明,人工智能技术能够有效优化路由决策,降低能耗,减少端到端时延,并在一定程度上提升网络安全性能。然而,当前的研究仍主要基于仿真,且在算法复杂度评估和硬件实现方面存在不足。未来的研究方向应包括开发更贴近实际海洋环境的仿真平台,进行海试实验以验证算法性能,同时降低人工智能算法的复杂度,以适应水声节点的硬件条件。该文旨在为水声网络路由协议中应用人工智能技术提供参考,并对未来研究方向提出建议。 展开更多
关键词 人工智能 水声通信 水声网络 路由协议
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