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水声遥控系统中的信号检测器研究

水声遥控系统中的信号检测器研究

作者：梁珊珊哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

水声遥控设备在海洋工程领域中有着广泛的应用,而且随着对其各项性能指标要求的不断提高,相关技术也在逐渐发展进步。本文主要研究水声遥控系统的确知信号检测技术。该技术负责完成从海洋背景噪声中把微弱并发生畸变的发射信号检测出来... 详细信息

水声遥控设备在海洋工程领域中有着广泛的应用,而且随着对其各项性能指标要求的不断提高,相关技术也在逐渐发展进步。本文主要研究水声遥控系统的确知信号检测技术。该技术负责完成从海洋背景噪声中把微弱并发生畸变的发射信号检测出来,根据发射信号波形和海洋信道的特性设计高性能的检测接收机,提高系统的处理增益,是完成指令信号正确接收和保障系统可靠性的关键所在。在理想信道、时间扩展信道和频率扩展信道中对应的极大似然比准则下的最佳接收机分别为拷贝相关器、拷贝相关积分器和分段拷贝相关器,其输出服从中心或非中心χ分布。本文通过计算无信号时接收机输出的概率密度函数,在给定虚警概率的情况下求出各接收机门限,以据此进一步推导出有信号吋接收机输出端的概率密度函数和检测概率的解析表达式。寻求水声遥控系统的最适算法,为软件编程和硬件实时实现提供理论依据。本文在CCS开发环境中实现了相关检测算法,对算法的复杂度进行了重点分析,优化算法使其更加简洁高效,程序在DSP上执行并得出了良好的运算结果。最后设计完成了界面显示软件并给出运行结果,为系统的运行监测提供了方便。

关键词：水声遥控相关检测多假设检验

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水声遥控系统船载节点硬件设计

水声遥控系统船载节点硬件设计

作者：田洪瑞哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着人们对海洋探索的不断深化，遥控系统在诸多水下作业中发挥着至关重要的作用。本文旨在完成水声遥控系统的船载节点硬件设计。本文工作主要分为以下三部分： 1、水声遥控系统船载节点信号接收机设计。信号接收机主要功能是... 详细信息

随着人们对海洋探索的不断深化，遥控系统在诸多水下作业中发挥着至关重要的作用。本文旨在完成水声遥控系统的船载节点硬件设计。本文工作主要分为以下三部分： 1、水声遥控系统船载节点信号接收机设计。信号接收机主要功能是通过水听器将水介质中的声信号转化为电信号，同时完成放大、滤波等预处理，为后续处理提供较为纯净且具有一定幅值的信号输入。其中，放大及射随电路以OPA2376为主要构成元件;带通滤波器由有源滤波元件MAX274配置而成;光耦隔离电路则采用线性光耦元件HCNR200完成设计。 2、水声遥控系统数字信号处理平台硬件设计。数字信号处理平台是整个系统的枢纽，也为各种信号处理算法得以实现提供硬件基础。本文主要完成核心元件OMAP-L137的接口及外围电路设计，包括以3片AIC3254为主的数模转换电路设计、以太网接口与串口电路设计以及信号处理平台整体的电源模块设计。 3、水声遥控系统船载节点发射机功放电路与匹配网络设计。由数字信号处理平台产生的信号功率很小不能够直接驱动水声换能器向水介质中辐射声信号，所以需要功放电路对其进行放大处理。本文根据实际情况选用OPA541型功放管为主要构件设计一套乙类功放电路，并且结合所采用的水声换能器的阻抗曲线设计了连接功放电路与换能器负载的匹配网络。完成以上各部分电路设计之后，均对其进行了实验调试，以保证其功能的实现。

关键词：水声遥控信号接收机发射机嵌入式技术匹配网络

频移键控调制的直序列扩频技术在水声遥控引信中的应用研究

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探测与控制学报 2006年第3期28卷 43-45页

作者：彭纪肖张歆程刚西北工业大学航海学院陕西西安710072

提出了一种适用于水声遥控引信的直接序列扩频(DSSS)调制方法,它是采用频移键控(FSK)对扩频序列进行调制,并采用了非相干解调,这简化了遥控引信中接收机结构。性能仿真和湖试数据分析表明,DSSS-FSK技术在多径传播的环境中具有良好的抗... 详细信息

提出了一种适用于水声遥控引信的直接序列扩频(DSSS)调制方法,它是采用频移键控(FSK)对扩频序列进行调制,并采用了非相干解调,这简化了遥控引信中接收机结构。性能仿真和湖试数据分析表明,DSSS-FSK技术在多径传播的环境中具有良好的抗噪声性能。与采用FSK调制和纠错编码的方法相比,信噪比有明显的改善。

关键词： DSSS-FSK技术水声遥控引信

基于LabVIEW的水声遥控系统测试平台的设计

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测控技术 2009年第8期28卷 6-8,12页

作者：王瑛陈美玲潘云北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124

以一种超低功耗水声遥控系统的小批量成品特性测试为基础,设计构建了基于LabVIEW虚拟技术的自动测试平台。模拟实现水声遥控系统的发送端和接收端,包括发送部分的信号产生、编码,以及接收部分的信号放大、滤波、解码、校验等;并结合实... 详细信息

以一种超低功耗水声遥控系统的小批量成品特性测试为基础,设计构建了基于LabVIEW虚拟技术的自动测试平台。模拟实现水声遥控系统的发送端和接收端,包括发送部分的信号产生、编码,以及接收部分的信号放大、滤波、解码、校验等;并结合实际硬件电路完成整个系统的联合测试,对实际电路系统功能进行了验证。

关键词：水声遥控编码解码虚拟测试

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航模水声遥控系统的设计与实现

航模水声遥控系统的设计与实现

作者：刘丹哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

海洋产业和国防事业的发展、人类对海洋资源需求的增加，都使得水声技术得到迅速的发展。水声通信系统作为水下信息传输和获取的重要手段也越来越受到研究人员的重视。水声遥控系统作为水声通信的重要组成部分，其应用的广泛性也日益凸... 详细信息

海洋产业和国防事业的发展、人类对海洋资源需求的增加，都使得水声技术得到迅速的发展。水声通信系统作为水下信息传输和获取的重要手段也越来越受到研究人员的重视。水声遥控系统作为水声通信的重要组成部分，其应用的广泛性也日益凸显。水声遥控系统是指能对相隔一定距离的水下载体进行控制，使其产生相应控制效果的声呐设备。近年来，水声遥控系统的研究向更高的数据传输速率，更低的误码率，更远的作用距离方面不断发展和进步。本课题的主要内容是研制一套作用于小距离的航模水声遥控系统，通过正确检测发射出的遥控指令来控制航模进行航行状态的试验研究。本文的研究内容主要分为两个方面：水声遥控发射机和水声遥控接收机的设计与实现。水声遥控发射机用于发射由不同频率脉冲组合成的遥控指令;水声遥控接收机用于检测和处理接收信号，判断对应的指令并将译码后的指令传输给航模控制系统。航模系统的工作环境为具有强混响背景的非消声水池，因此如何在这种环境下准确有效的检测出水声遥控编码信息是系统设计和实现的关键;另外，由于航模在航行过程中在水中的方位、姿态变化使得水面和水底镜面反射引起接收信号混叠干涉抵消，造成接收信号相位和幅度的剧烈变化，因此接收机系统还必须具有较强的容错能力。本文完成的研究工作主要包括以下几个部分：1．分析了本课题研究的水声遥控系统的特点，根据该系统使用环境下的水声信道的特性，确定了遥控系统的设计方案，并对该遥控系统设计的可行性进行了分析验证;2．使用MSP430F149单片机和FPGA控制器控制D类功率放大器完成了航模遥控系统编码、功率发射部分的设计工作，并进行了电路的测试和调试工作;3．利用窄带滤波和二极管检波的方法实现遥控系统接收部分的设计，包括限幅放大，窄带滤波，检波和门限检测电路，最后通过MSP430单片机进行译码。测试结果表明，使用该方案实现的航模遥控系统电路系统设计简单、并且有效的缩小了接收机系统的体积。

关键词：水声遥控多频时延编码窄带滤波

基于OMAPL138的水声遥控及存储平台的设计与调试

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基于OMAPL138的水声遥控及存储平台的设计与调试

作者：王哲睿哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本论文依托于水声遥控通信系统,该系统应用于无人水下航行器(unaanned underwater vehicle, UUV)上,协助母船完成对UUV的远程控制及状态数据传输,另外,该系统还具有对接收到的声学数据进行存储的功能,能够完成在UUV航行过程中各种状况... 详细信息

本论文依托于水声遥控通信系统,该系统应用于无人水下航行器(unaanned underwater vehicle, UUV)上,协助母船完成对UUV的远程控制及状态数据传输,另外,该系统还具有对接收到的声学数据进行存储的功能,能够完成在UUV航行过程中各种状况条件下航行噪声的录取及存储。兼备工作过程中声学环境监听的功能,有助于事后数据分析及研究工作。本文完成该系统中的水声遥控及存储平台的设计与实现工作。主要工作包括硬件平台设计调试和部分功能软件的实现,硬件工作包括信号调理模块的调试、基于OMAPL138的处理器模块及其外设接口的搭建、A/D和D/A电路的设计与调试、存储模块的设计与调试。软件工作包括DSP接口程序模块的设计与调试、运用自适应Notch滤波算法的水声遥控指令码检测模块的设计,数据存储模块的设计与调试。在实验室进行了部分功能的电联调,给出了测试结果。

关键词：水声遥控 OMAPL138 自适应Notch滤波数据存储

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低虚警水声遥控触发系统研究

低虚警水声遥控触发系统研究

作者：赵智勇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

水声遥控触发系统尤其是遥控爆炸的系统，要求有极高的安全性，即要求极低的虚警概率和较高的检测概率，水声遥控触发系统利用现代声纳工作原理，由发射机发射一组编码声信号，经水介质传输一定作用距离后，达到接收装置并可靠地触发装... 详细信息

水声遥控触发系统尤其是遥控爆炸的系统，要求有极高的安全性，即要求极低的虚警概率和较高的检测概率，水声遥控触发系统利用现代声纳工作原理，由发射机发射一组编码声信号，经水介质传输一定作用距离后，达到接收装置并可靠地触发装置动作。该套装置工作时，由水下运载器将带引信的炸药放置到预定地点，然后运载器向远离投放地点行驶，到达安全距离后，由操作者发射声触发信号引爆炸药。该系统由一台发射装置和一台接收声引信装置组成，发射装置包含发射换能器、电源、发射信号产生器、功放，接收装置包含接收水听器、电源、信号处理器。本系统要求在距离大于1Km时，可安全触发装置动作，其接收机虚警达到了10-10，接收机检测概率不小于90%。本文首先从理论上理解低虚警概率实现的本质，不同的DT计算公式，对应不同的检测方法，其本质是对应的检测对象的概率密度函数不同。随着数字信号处理的快速发展，多对信号进行频域检测，对不同检测方法，对应不同检测阈，推导分析了频域中虚警概率与检测阈之间的关系，并进行了仿真分析，验证了推导结果的正确性。从工程需求出发，根据要求的作用距离和环境噪音情况，利用声纳方程，合理高效设计系统，根据虚警概率和检测概率，选定检测指数，由于虚警概率极低，仅靠单频单脉冲难以达到指标要求，考虑采用四频编码形式，可以满足要求。因为待检信号为已知信号，为获取最大的接收机处理增益，拟采用匹配滤波器或与信号等长的滑动FFT窗口对信号进行匹配处理。为降低最小可检测信噪比，适当增加信号长度。考虑多途效应的影响，在不同深度、不同距离、不同时间上的信号存在起伏，设计中，我们为此保留足够的裕量设定声源级。系统设计后，对性能指标进行了预计和评估，能满足需求。最后通过了样机湖泊试验，在触发装置接收水听器附近发射干扰信号，考核了其抗干扰性能，虚警能满足要求。在规定距离上对其整个系统进行了发射和接收试验，系统能可靠地检测触发信号，检测概率能满足要求。同时采集了数据进行分析评估，结果表明该水声遥控触发系统有效地实现了远距离安全触发的目标。

关键词：水声遥控检测概率虚警概率四频脉冲编码

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基于扩频技术的远程水声遥控系统研究

基于扩频技术的远程水声遥控系统研究

作者：彭纪肖西北工业大学

学位级别：硕士

随着海洋开发的发展和国防建设的需要，水声遥控系统特别是远程水声遥控系统的研究受到了广泛的重视。水声信道是传播特性恶劣的无线信道之一，随着传输距离的加大，其传播特性更加复杂。长距离传输的信号衰减以及多径传播所造成的码间... 详细信息

随着海洋开发的发展和国防建设的需要，水声遥控系统特别是远程水声遥控系统的研究受到了广泛的重视。水声信道是传播特性恶劣的无线信道之一，随着传输距离的加大，其传播特性更加复杂。长距离传输的信号衰减以及多径传播所造成的码间干扰是影响水声遥控系统性能的主要因素。扩频技术是一种能工作在低信噪比条件下的通信技术，并且它也是一种非常有效的抗多径干扰技术（特别是直接序列扩频技术），加上它的隐蔽性和低截获概率性能，使得它在远程水声遥控系统中的应用越来越受到重视。本文对采用扩频技术的远程水声遥控系统进行研究。论文首先对水声通信的发展进行了综述，并对海洋水声信道特性进行了分析。根据远程水声遥控的特点，提出了采用FSK调制的直接序列扩频技术（DSSS—FSK），目的是利用扩频技术的相关解扩来提高遥控系统的接收信噪比和抗多径能力。论文讨论了DSSS—FSK系统的工作原理和关键技术，着重研究了信道估计和RAKE接收技术。基于水声信道的声场模型，对DSSS—FSK系统的误码率和抗多径性能进行了仿真。论文还介绍了DSSS—FSK系统的硬件设计，包括基于DSP和DDS芯片的发射平台的硬件、程序设计、接收前置通道设计，以及接收信号处理程序设计。论文最后介绍了水声遥控系统湖试的过程，对各种参数的湖试数据进行了处理和分析。分析结果表明，DSSS—FSK系统具有良好的抗噪声和抗多径干扰能力，可以有效地提高远距离水声遥控的可靠性。

关键词：水声遥控 FSK调制直接序列扩频技术 RAKE接收信道估计发射平台接收电路

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扩频技术在水声遥控中的应用研究

扩频技术在水声遥控中的应用研究

作者：宋磊哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着海洋开发和国防建设的进一步发展,水声遥控系统的研究以及应用越来越广泛。然而,由于海洋信道的复杂性,尤其在浅海信道中,存在严重的多径干扰和海洋环境噪声干扰,实现可靠的水声遥控比较困难。扩频技术是一种能在低信噪比条件下有... 详细信息

随着海洋开发和国防建设的进一步发展,水声遥控系统的研究以及应用越来越广泛。然而,由于海洋信道的复杂性,尤其在浅海信道中,存在严重的多径干扰和海洋环境噪声干扰,实现可靠的水声遥控比较困难。扩频技术是一种能在低信噪比条件下有效抗多径的通信技术,它的隐蔽性和低截获概率性能,也使得它在水声遥控系统中的应用越来越受到重视。本文主要探讨直接序列扩频技术(简称DSSS技术)在水声遥控系统中的应用,目的在于利用扩频技术解决水声信道的多径扩展问题,以提高遥控系统的可靠性,同时获得扩频增益以提高系统的作用距离。本文完成的主要工作包括水声扩频遥控系统方案设计与仿真和数字信号处理平台的软硬件设计与实现两部分。首先,讨论了扩频通信技术的基本原理及发展现状,并对扩频通信中的关键技术进行了重点讨论和仿真。然后,给出了水声扩频遥控系统的设计方案,确定了系统的工作频段,选择了直接序列扩频作为水声遥控系统的扩频方式,采用了m序列作为扩频序列,并在Simulink仿真环境下建立了水声扩频遥控系统仿真模型,对系统的误码率和抗多径性能进行了仿真分析。最后,完成了水声遥控系统接收端软硬件部分的设计,包括基于DSP和FPGA芯片的硬件平台的构建、各接口电路的设计以及接收端数字信号处理程序设计。

关键词：水声遥控直接序列扩频多径