水下通信

摘要： 为满足水下航行器在复杂海况中接收来自海面高速数据对天线的需求,文中提出了一种Ku波段双辐射体天线的设计方案.首先在半波振子天线的正交方向添加寄生辐射体,在限定天线线径比的情况下利用寄生辐射体改善天线在复杂海况中的全向性,通过计算天线的寄生辐射体之间的间距衔接天线不同辐射体之间的电流分布;然后对天线振子上的电流分布进行近似推导,得到新型双辐射体天线的具体结构参数;最后通过电磁仿真计算,得出天线的电气特性,并进行实物测量和对比.仿真和测量结果表明,新型双辐射体天线在复杂海况造成的全部运动姿态中,水下反射系数小于0.45,水下增益高于-40 dBi,在所处水平面之上呈现全向性,实测结果与仿真结果具有较好的一致性.该天线具有线径比大、全向、水下增益较高的特点,性能受不同运动姿态的影响较小,为水下航行器的高频拖曳天线提供了一种新颖的天线结构.

摘要： 为扩大学术交流的渠道,本刊特向从事通信领域科研、教学、技术开发、维护管理等方面的专家、学者、在校师生和相关技术人员征集稿件,热诚欢迎广大作者踊跃投稿。优秀稿件征集(1)本刊对有重要创新价值的优秀论文优先发表,并酌情从优支付稿酬。(2)凡获省、部级及以上的基金资助的论文,请给出基金名称和基金编号,本刊按基金级别支付稿酬。征文范围(1)现代通信技术,包括量子通信、太赫兹通信、移动通信、卫星通信、光通信、空间通信、水下通信、抗干扰通信等。(2)通信网络技术,包括软件定义网络、认知网络、下一代互联网、移动互联网、物联网、移动自组织网、空间信息网络、军事通信网络等。

摘要： 针对水下机器人集群通信平台在实际运用中存在多普勒效应、易受水质和障碍物等影响产生误码的问题,提出一种基于弱电鱼感知机理的水下仿生电场通信系统。该系统根据仿生电流场通信原理,通过两对发射接收电极传递信号,设计了一套基于幅移键控原理的现场可编程门阵列(FPGA)数模混合电路。首先,为实现平台低功耗及小型化,模拟电路通过合理选型并进行画板制版,具体的发射电路包含幅移键控调制电路以及半桥驱动放大电路,采用低零漂高精度仪表运放提取接受电极两端电势差;其次,为了提高水下机器人集群通信距离实时变化时通信系统的稳定性,通过FPGA增益控制数字电路控制可编程放大器实现自适应倍数放大;然后,采用FPGA模数转换数字驱动电路驱动模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号;最后,通过整流滤波数字电路整流后设计幅移键控非相干解调数字电路输出二进制数据流后由串口电路传输至树莓派中进行数据处理。仿真分析了不同尺寸不同形状障碍物对水下电场通信影响,并进行水下通信实验,结果表明:在淡水中电导率为4.87×10^(-4)S/cm条件下,所提出的水下电场通信系统可实现通信距离为2.4 m时误码率为0,且水下电场通信收发电极平行时,通信性能最佳。

摘要： 为扩大学术交流的渠道,本刊特向从事通信领域科研、教学、技术开发、维护管理等方面的专家、学者、在校师生和相关技术人员征集稿件,热诚欢迎广大作者蹦跃投稿。优秀稿件征集(1)本刊对有重要创新价值的优秀论文优先发表,并的情从优支付稿酬。(2)凡获省、部级及以上的基金资助的论文,请给出基金名称和基金编号,本刊按基金级别支付稿酬。征文范围(I)现代通信技术,包括量子通信、太赫兹通信、移动通信、卫星通信、光通信、空间通信、水下通信、抗干扰通信等。

摘要： 由于海洋干扰严重,水声通信十分困难。扩频通信技术具有良好的抗干扰性能,能够保证在复杂的海洋环境中进行可靠的通信,常被用于水声通信中。水声信道是典型的相干多径信道。沿不同路径到达的信号具有不同的传播时延和到达角,因此接收信号具有时空特性。即接收信号具有时延扩展和角度扩展。多径信号的相干叠加导致接收信号中存在严重的符号间干扰。为了充分利用水声信号的时空聚类特性,该文设计了一个空时处理器,分别对沿每条路径到达的信号进行滤波。结合时空簇的多样性,可以有效提高通信系统的可靠性。提出了一种基于空时聚类处理的水声扩频通信方案。并在仿真和实验中对该通信方案进行了比较和分析,以验证其性能优势。

摘要： 随着海陆空一体覆盖的6G通信技术不断发展,水下通信技术作为其关键组成部分起着至关重要的作用,水声信号调制方式识别技术保障了通信系统的稳定性。针对基于深度学习算法的水声信号调制方式识别技术准确率低、复杂度高的问题,设计了一种高效、准确的基于深度融合神经网络的水声信号调制方式识别算法。试验结果表明,基于实测水声数据集,该算法验证集准确率高达98.21%,水声信号平均识别时间仅为7.164 ms,与常规深度学习算法相比,深度融合神经网络模型既保证了高识别精度又大幅降低了识别时间。

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摘要： 半波振子天线作为小功率的海面双向天线时,缩短效应导致的失配损耗成为亟需改善的问题。基于感应电动势法,提出现有自由空间中缩短长度计算公式不能在非自由空间中适用的观点,并给出对称振子天线在非自由空间环境中的缩短效应优化方法。在海面环境的对称振子天线中对该方法进行应用与验证。制作天线实物,通过实验与理论推导、仿真计算相互印证。结果表明,基于非自由空间缩短效应的海面天线优化方法,使得海面上的对称振子天线在工作频率处于谐振状态,降低了天线因不匹配造成的功率损失,提高了天线增益。

摘要： 针对传统水下局部超表面聚焦效率低的问题,本文提出了一种非局部水声超表面。这种非局部设计依据广义斯奈尔定律,采用增强远程交互作用的方法,同时考虑了流固耦合作用的影响。运用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics分别建立了局域和非局域设计的理论模型,并给出了2种设计在不同入射条件下的聚焦情况。对比仿真结果,观测到聚焦效率由35.70%提高至48.73%。此外,非局部设计对入射频率、角度以及焦距的波动化具有更强的鲁棒性。该装置易于实现,可用于水下信号通信和高分辨率超声成像。

摘要： 本刊讯9月14日,中海油研究总院有限责任公司(以下简称“中海油研究总院”)牵头研发设计的我国首套自主研发深水水下油气生产系统在乐东22-1气田南成功投用。水下生产系统主要包括水下采油树、水下井口、水下控制系统、水下管汇、水下脐带缆等设施。历经四年多的努力,中海油研究总院技术团队牵头完成了我国首个500米国产化水下集成设计方案,独立完成了基于国产化水下产品的水下液压分析、水下电力分析和水下通信分析,具备了基于国产化水下生产系统自主设计和分析能力。

摘要： 蓝绿激光水下通讯技术涵盖了光学工程、通讯工程、海洋工程等众多技术领域,需要多学科、多专业的技术有效综合.目前,国内外的研究主要集中在调制/解调和编/解码技术方面,以及水下信道的模型建立与模拟.水下光信道的数学物理模型,主要用"蒙特卡洛"方法模拟,也取得了一定的成果,但是,距离较为理想的水下光信道模型尚需时间;调制/解调技术和编/解码技术,要多借鉴星地激光通信研究中的一些方法,随时把最新技术引入水下光通信领域,加以改进,吸收;重点发展微型及小型耐压水密舱技术,有利于蓝绿激光水下通信组件的多平台移植.

摘要： 为减少水下通信中信号信息损失的问题,降低波形畸变率,提高调制识别率,解决经典支持向量机理论出现二次规划局部最优的问题,本文提出一种将深度置信网络(DBN,Deep Belief Network)和支持向量机(SVM,Support Vector Machine)相结合的算法,设计出抗时频衰落信道的调制信号分类器.利用深度置信网络构造多特征融合权重矩阵,解决信息损失和畸变造成的模糊效应,提高信息衰变时的分辨率;然后支持向量以此权重矩阵作为模型,识别不同类型调制信号.仿真实验表明,在瑞利多途衰落信道环境下,该分类器的识别率优于单一特征分类方法,而且有较高的鲁棒性.

摘要： 面向实际的水下通信应用需求,设计实现了水下可见光通信节点,主要包括硬件平台和软件系统两部分.硬件平台以STM32F405RGT6为主控制器,由可见光发送模块、可见光接收模块和电源模块等外围电路构成;软件系统以操作系统和协议栈为主.为了方便内存管理和任务调度,在通信节点的硬件平台上移植了μC/OSⅡ嵌入式操作系统,并实现了基于IEEE802.15.7可见光通信标准的物理层协议和数据链路层协议.经过测试验证,可见光通信节点可以在水下1m距离范围内进行可靠通信.

摘要： 为了海军和海洋发展的需要,人们越来越重视水下通信系统的研究.本文介绍了水声通信的特点,提出了一种基于哈达码和1-of-4MFSK调制的通信系统,并进行了系统仿真.分析表明在该系统可以在较低信噪比下,实现低误码率的数据传输等性能特点.

摘要： 本文对物联网传感层的无线传感器网络MAC协议进行了研究与归纳.针对水下无线传感器网络的技术特性,提出一种新的无线传感器网络信道预约算法.采用接收端发起的信道预约算法,有效地解决了信道冲突的问题.新的算法模型解决了水下无线传感器网络的不稳定性和数据延迟,为水下无线传感器网络的进一步研究打下了基础.

摘要： 本文对物联网传感层的无线传感器网络MAC协议进行了研究与归纳.针对水下无线传感器网络的技术特性,提出一种新的无线传感器网络信道预约算法.采用接收端发起的信道预约算法,有效地解决了信道冲突的问题.新的算法模型解决了水下无线传感器网络的不稳定性和数据延迟,为水下无线传感器网络的进一步研究打下了基础.

摘要： 本文对物联网传感层的无线传感器网络MAC协议进行了研究与归纳.针对水下无线传感器网络的技术特性,提出一种新的无线传感器网络信道预约算法.采用接收端发起的信道预约算法,有效地解决了信道冲突的问题.新的算法模型解决了水下无线传感器网络的不稳定性和数据延迟,为水下无线传感器网络的进一步研究打下了基础.

摘要： 本文对物联网传感层的无线传感器网络MAC协议进行了研究与归纳.针对水下无线传感器网络的技术特性,提出一种新的无线传感器网络信道预约算法.采用接收端发起的信道预约算法,有效地解决了信道冲突的问题.新的算法模型解决了水下无线传感器网络的不稳定性和数据延迟,为水下无线传感器网络的进一步研究打下了基础.

摘要： 海中近距离大容量数据通信是海洋资源开发和信息处理的重要课题之一.与无线电波相比,声波对海水有较低的衰减率,且平均传送距离通常在10km以上,因此超声波是现阶段最成熟有效的海中无线探测和通信的载波.但随着各种传送数据的图象化,声波固有的低速性妨碍了它成为现代水中高速大容量通信的理想载波.波长380～780nm的可见光波,在水中具有较稳定的高透过性和低衰减性,且由于其可见性、传播方向和范围等的控制都比较容易.可见光固有的高速性可以很好地弥补超声波在通信容量和稳定性上的不足,是值得期待的水中高速通信载波.但由于可见光在海水中的传播是随着海水浊度的时空间变化而呈现分光衰减的,为此,本研究提出了海水浊度变化自适应型的水中可见光无线通信方式.

摘要： 海中近距离大容量数据通信是海洋资源开发和信息处理的重要课题之一.与无线电波相比,声波对海水有较低的衰减率,且平均传送距离通常在10km以上,因此超声波是现阶段最成熟有效的海中无线探测和通信的载波.但随着各种传送数据的图象化,声波固有的低速性妨碍了它成为现代水中高速大容量通信的理想载波.波长380～780nm的可见光波,在水中具有较稳定的高透过性和低衰减性,且由于其可见性、传播方向和范围等的控制都比较容易.可见光固有的高速性可以很好地弥补超声波在通信容量和稳定性上的不足,是值得期待的水中高速通信载波.但由于可见光在海水中的传播是随着海水浊度的时空间变化而呈现分光衰减的,为此,本研究提出了海水浊度变化自适应型的水中可见光无线通信方式.

摘要： 一种水下无线光通信发射终端、光通信接收终端以及一种水下无线光通信装置、方法。所述构建方法为：发射终端利用编码调制单元完成信息的编码，经过数模转换D/A单元将数字信号转换为模拟信号，通过光源驱动将编码后的信息加载到通信发射光源上，光学透镜对光束进行整形汇聚后发射；接收终端接收天线将接收的光通信光束汇聚，并经过窄带滤光片汇聚在APD光电探测器的有效光敏面上，APD光电探测器将接收到的通信光信号转换为电信号，经过信号放大器放大，放大后的电信号由编码解调单元进行数据恢复，恢复后的数据由模数转换A/D单元将模拟信号转换为数字信号，在经过接收端通信接口传输至接收终端的总控上位机；实现发射终端和接收终端通信链路的建立。

摘要： 本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种水下可见光通信装置及水下可见光通信方法。所述水下可见光通信装置包括拓扑网络结构，所述拓扑网络结构包括一汇聚节点和多个子节点，其中：所述汇聚节点包括第一收发模块，所述第一收发模块用于向所述子节点传输第一光信号并接收所述子节点反馈的第二光信号；所述子节点包括信号采集模块和第二收发模块，所述信号采集模块用于采集水下的多媒体信号；所述第二收发模块连接所述信号采集模块，用于将所述多媒体信号转换为所述第二光信号后传输至所述汇聚节点。本发明实现了多媒体信号在水下的高速传输，并提高了水下可见光通信的可靠性。

摘要： 本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种水下可见光通信方法及水下可见光通信装置。所述水下可见光通信方法包括如下步骤：接收一待发送的数据包，并将所述待发送的数据包及其包长存储于一FIFO存储器中；根据所述待发送的数据包的包长读取所述待发送的数据包中的发送数据；将读取的所述发送数据进行RS编码；调制RS编码后的所述发送数据至光源的驱动信号，使得所述光源向外发射第一光信号。本发明一方面能够提高数据匹配的效率，有效改善水下可见光通信的效率以及数据传输的准确性；另一方面，能够有效纠正数据信息传递过程中的错误，提高数据传输的准确度。

摘要： 本发明公开了一种基于超声波传输的水下通信装置及水下通信方法，该水下通信装置包括由发送控制模块和超声波发送模块组成的发送系统，还包括由超声波接收模块和接收控制模块组成的接收系统，所述发送控制模块接收和识别外部手势信号，并将识别后的手势信号对应的任务指令发送至超声波发送模块，超声波发送模块根据接收到的任务指令发送相应的超声波信号；超声波接收模块接收到信号后将其转换为电信号发送至接收控制模块，接收控制模块将接收到的信号进行识别，并将识别的信号对应的任务指令发送至接收端显示模块以显示信息。本发明提供的基于超声波传输的水下通信装置，不受水下作业环境的影响，传递信息的效率和准确性均较高。

摘要： 本发明公开了一种数字式水下语音通信装置及水下语音通信方法。主要解决水下作业人员之间的信息通信问题。该装置分别利用不同的硬件平台实现了语音压缩编码和水声通信，联合使用了OFDM调制技术和MBE语音压缩技术，通过信道估计模块对信道的实时估计可以对信道自适应地改变该装置的通信参数和压缩码率，并提供用户语音和文本两种模式的半双工水声通信。该装置可广泛应用于各种水下作业，如水下考古、水下潜器之间通信、潜水员之间通信，以及水下作业人员与岸基之间的通信等领域，可实现良好的水下通信，具有较强的实用性。

摘要： 本发明提供了一种遥控无人潜水器、水下可见光通信系统和水下可见光通信自动对准的方法，涉及水下可见光通信技术领域。遥控无人潜水器包括微型主机以及与微型主机电连接的第一摄像头和第一LD照明装置；第一LD照明装置包括蓝光激光光源和荧光转轮，荧光转轮上安装有透明玻璃和白光透光体，蓝光激光光源可选择性地照向透明玻璃和白光透光体，第一摄像头用于在蓝光激光光源照向白光透光体时对水下通信节点进行目标识别，还用于在蓝光激光光源照向透明玻璃时与水下通信节点进行可见光通信。遥控无人潜水器能够利用白激光实现图像识别、对准水下通信节点，再切换成蓝光激光，与水下通信节点实现高速可靠的可见光通信。

摘要： 本发明公开了一种基于超声波传输的水下通信装置及水下通信方法，该水下通信装置包括由发送控制模块和超声波发送模块组成的发送系统，还包括由超声波接收模块和接收控制模块组成的接收系统，所述发送控制模块接收和识别外部手势信号，并将识别后的手势信号对应的任务指令发送至超声波发送模块，超声波发送模块根据接收到的任务指令发送相应的超声波信号；超声波接收模块接收到信号后将其转换为电信号发送至接收控制模块，接收控制模块将接收到的信号进行识别，并将识别的信号对应的任务指令发送至接收端显示模块以显示信息。本发明提供的基于超声波传输的水下通信装置，不受水下作业环境的影响，传递信息的效率和准确性均较高。

摘要： 本发明公开了一种水下对讲机通信方法及应用该方法的水下通信系统，其通过自适应实时估计系统通信参数及工作模式的切换，实现水下蛙人之间通信、水下潜器之间通信、多个节点之间的相互测距等水下作业。本发明对水声信道具备自适应能力，而且可以灵活地进行参数配置、模式切换、距离选择、压缩码率切换；解码后的还原语音效果清晰，音色自然。而本发明的通信系统则更具备小型化、模块化，便于系统集成，易于移植等优点。

摘要： 本发明公开了一种数字式水下语音通信装置及水下语音通信方法。主要解决水下作业人员之间的信息通信问题。该装置分别利用不同的硬件平台实现了语音压缩编码和水声通信，联合使用了OFDM调制技术和MBE语音压缩技术，通过信道估计模块对信道的实时估计可以对信道自适应地改变该装置的通信参数和压缩码率，并提供用户语音和文本两种模式的半双工水声通信。该装置可广泛应用于各种水下作业，如水下考古、水下潜器之间通信、潜水员之间通信，以及水下作业人员与岸基之间的通信等领域，可实现良好的水下通信，具有较强的实用性。

摘要： 一种具有水下通信网络与北斗卫星通信功能的通信控制系统，属北斗卫星通信、水声通信领域，解决的问题是加强海洋通信利用率，实现水‑空一体化通信，该系统包括：第一浮标装置、第二浮标装置、北斗卫星及服务器，第一浮标装置负责海洋数据监测并通过接收PC端或手机端发送的控制指令将数据传送至第二浮标装置，由第二浮标装置通过无线信号把数据向北斗卫星传送，再由北斗卫星向服务器传送，实现远程数据通信控制功能；同时，第二浮标装置也能接收PC端或手机端发送的控制指令控制第二浮标装置将海洋数据直接传送至服务器，实现近程数据通信控制功能。本发明水下传输信号衰减和误码率小、集成度高、功耗低、外接口简单，兼容性好。