存在通道幅相与互耦两种误差的均匀圆环阵流形曲线拟合方法

针对实际装配后均匀圆环阵的阵列流形向量偏离理论值的问题,提出一种利用单声源从不同方位入射阵列时的阵列幅度相位响应拟合阵列流形模型的算法。考虑阵列存在通道幅度相位一致性偏差和阵元间互耦作用,导出阵列幅度相位响应与流形误差参数的关系式,利用互耦矩阵在模态域可与阵列流形分离的特性,将关于误差参数的关系式降次为线性方程组,再联合多个方位对误差参数做最小二乘估计。对于只存在其中一种误差的特例情况,给出了对应高精度、低复杂度的估计方法。最后,利用数值仿真对所提方法的拟合精度进行评估,拟合后的阵列流形误差距离缩减至10-2量级,水池实验数据也验证了算法在实际应用中的可行性。      

用于单载波频域均衡水声通信的可分近似稀疏信道估计

针对单载波频域均衡水声通信中信道估计易受噪声干扰的问题,提出了一种低复杂度的信道估计方法。考虑水声信道的时域稀疏特性,导出频域输入、输出信号与信道冲激响应的关系式,并引入稀疏正则项,构造稀疏信道估计的目标函数。然后利用可分近似对目标函数进行迭代优化,再经过稀疏化与去偏处理,得到信道传递函数的最终估计。最后,利用数值仿真和海试数据对所提出方法的性能和运算效率进行评估。较之传统信道估计方法,所提出的方法在估计精度和计算复杂度方面具有一定的优势。      

一种在色噪声环境下的信号检测方法

为了抑制蛟龙号载人潜水器水声通信受母船色噪声干扰的影响,本文提出了一种统计匹配滤波器在色噪声环境下使用的新方法,它通过将接收信号映射到一个生成子空间中进行信号检测,可提高输出水声通信信号的信噪比。受客观条件限制,向阳红09船——蛟龙号载人潜水器的试验母船噪声环境比较恶劣,对水声通信产生了较强的干扰。如何在向阳红09船的这种强、色噪声环境下,提升水声同步信号的检测能力,对提高水声通信的可靠性是非常有帮助的。实际采集试验数据分析结果验证了该检测算法比传统匹配滤波器有更强的信号检测能力。     

刚性配体2,2-联吡啶诱导的双咪唑金属超分子配合物的合成与晶体结构

合成了3种新的超分子配合物[Cd(H2biim)(2,2'-bipy)(NO3)2] (1), [Cu(H2biim)(2,2'-bipy)(H2O)](NO3)2 (2)和[Zn(H2biim)(2,2'-bipy)(H2O)](NO3)2 (3) (H2biim＝双咪唑; 2,2'-bipy＝2,2'-联吡啶), 并通过X射线单晶衍射测定了其结构. 配合物1～3均为单斜晶系, 属于P2(1)/c空间群, 在1中, Cd(II)为六配位, 它与双咪唑的2个氮原子, 联吡啶的2个氮原子和2个硝酸根的2个氧原子配位. 在2和3中, Cu(II)和Zn(II)均为五配位的, 它们与双咪唑的2个氮原子、2,2'-联吡啶的两个氮原子和一个水分子配位. 1～3的对称单元均通过双咪唑、硝酸根和水之间形成的氢键R21(7), R21(4) 和R44(18)构筑了1D链状超分子.     

载人潜水器“蛟龙”号的水声通信信号处理

蛟龙号的水声通信机实现了世界上首次7000 m深度的潜器与母船间的图像、语音、数据和文字的水声通信传输。研究了适用于载人潜水器的水声通信信号处理。(1)它有4种通信功能:1)相干水声通信,传输速率为5～15 kbps,用于传输图像;2)非相干水声通信,传输速率300 bps,传输文字、指令和数据;3)扩频水声通信,传输速率16 bps,传输指令;4)水声语音通信,采用单边带调制技术传输语音。(2)相干水声通信信号处理方法主要是自适应多普勒补偿的多通道自优化判决反馈自适应均衡器,它与Turbo码级联工作,同时采用定长编码的小波图像压缩方法。(3)声呐线阵吊放至水中一定深度,实现空间分集合并技术。(4)太平洋水域试验表明,水声通信机的作用距离几乎覆盖了所有地球海洋的深度,7s或14s传输一幅光图或声图。     

最大似然参数估计水声通信帧同步技术研究

水声通信中传统帧同步方法仅仅依赖于匹配滤波输出的相关系数,在复杂信道条件下,容易出现误触发和漏同步。针对这一问题,分析了水声信道中噪声、多普勒和多径对帧同步的影响,提出了一种基于参数估计的帧同步方法.在同步过程中引入参数估计,将信号参数作为检测判决依据,以降低误触发率和漏检率;同时对最大似然估计算法进行适当简化,以降低实现复杂度。计算机仿真实验验证了新的帧同步方法相对于传统方法在定时精度和相关系数方面的优势。实际水声通信实验结果表明,无论是静止平台还是移动平台之间的通信,新的帧同步方法均能有效提高匹配滤波器输出的相关系数,提升接收机检测能力,从而避免出现误触发和漏同步。      

通过铜(II)、铁(III)和铁(II)与2,2'-联咪唑协同作用构筑的超分子及其结构的研究

在水和乙醇溶剂中, 通过Cu(II), Fe(III)和Fe(II)与2,2-联咪唑协同作用, 构筑了四种新的超分子配合物[Cu(H₂biim)(gly)(H₂O)]Cl•H₂O (1), [Cu(H₂biim)(C₃H₂O₄)(H₂O)]•1.5H₂O (2), [Fe₂(μ-O)(H₂biim)₄(H₂O)₂](NO₃)₄•C₂H₅OH (3)和[Fe(H₂biim)₃]SO₄ (4) (H₂biim＝2,2-联咪唑; gly^－＝甘氨酸根; C₃H₂O＝丙二酸根). 并通过元素分析, 红外光谱和X射线单晶衍射对其组成、结构和谱学性质进行研究. H₂biim配体, 丙二酸根和甘氨酸根三种配体都采用了双齿螯合方式与金属离子配位. 配合物1～4中, 通过H₂biim配体的N—H键与阴离子、水分子和溶剂分子形成多种氢键, 如R(7), R(9)和R(4)等, 以及H₂biim配体之间的π-π堆积, 阳离子不对称单元构筑了多维结构的超分子配合物.     

水声高速图像传输信号处理方法

研究了水声图像高速传输信号处理方法,它包括两个方面,一方面是水声相干通信信号处理方法,其中:(1)多普勒频移补偿,在数据包的前后两端插入已知线性调频(Chirp)信号,拷贝相关后求互相关,估计相对多普勒平均频移。在自适应判决反馈均衡器中加上自适应相位补偿器,采用快速自优化最小均方(LMS)算法,与其对应的速度容限优于常用的二阶锁相环相位补偿器的。两种补偿方法联合工作时,性能优良。(2)带有分集合并器的自适应判决反馈均衡器的算法是快速自优化的LMS算法,计算量小,性能优良。(3)自适应判决反馈均衡器与Turbo-网格编码调制(TCM)译码器级连、迭代算法。研究了基于软输出维特比(SOVA)方法的新型的比特-符号转换器,用它时误比特率(BER)比常规编码、映射方法的近似小2个数量级。另一方面是抗误码的图像压缩方法。本文基于数字小波变换和定长编码方法,研究了声图像的压缩。它包括:(1)选用CDF9/7小波进行小波变换。(2)对小波系数子带能量进行统计分析,三层小波分解是合适的。(3)对不同能量的子带采用不同的量化步长。(4)采用定长编码算法。结果表明声图像压缩比特率为0.85。当BER小于10~(-3)时,图像质量完好。当BER小于10~(-2)时,图像中出现少量小黑白点。在上述基础上研制了水声通信机,频带为(7.5～12.5)kHz,接收声呐阵为8基元等距线阵,信号为QPSK和8PSK。在中国千岛湖进行了湖试,采用SOVA硬迭代算法,达到了低BER。传输一幅256×256×8的声图需时约7s。传输距离与传输速率之积为55 km kbps。     

通过铜(Ⅱ)、铁(Ⅲ)和铁(Ⅱ)与2,2'-联咪唑协同作用构筑的超分子及其结构的研究

在水和乙醇溶剂中,通过Cu(Ⅱ),Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)与2,2'-联咪唑协同作用,构筑了四种新的超分子配合物[Cu(H2biim)(gly)(H2O)]Cl·H2O(1),[Cu(H2biim)(C3H2O4)(H2O)]·1.5H2O(2),[Fe2(μ-O)(H2biim)4(H2O)2](NO3)4·C2H5OH(3)和[Fe(H2biim)3]SO4(4)(H2biim=2,2'-联咪唑;gly-=甘氨酸根;C3H2O24-=丙二酸根).并通过元素分析,红外光谱和X射线单晶衍射对其组成、结构和谱学性质进行研究.H2biim配体,丙二酸根和甘氨酸根三种配体都采用了双齿螯合方式与金属离子配位.配合物1～4中,通过H2biim配体的N-H键与阴离子、水分子和溶剂分子形成多种氢键,如R12(7),R22(9)和R12(4)等,以及H2biim配体之间的π-π堆积,阳离子不对称单元构筑了多维结构的超分子配合物.     

水声通信系统中双向turbo均衡算法

提出了一种水声通信系统中直接自适应双向turbo均衡算法。摒弃了信道估计步骤,采用基于直接自适应的turbo均衡器,并利用内嵌数字锁相环的判决反馈均衡器结构跟踪时变信道,采用最速优化算法自适应调整迭代步长,使得收敛速度和算法性能得到很好折中。此外,利用最小均方误差准则,得到最优权重因子,对正向与反向turbo均衡结果加权求和,消除误差传播效应。仿真和湖上实验验证了方法的正确性,双向均衡的性能优于单向均衡。湖上实验结果表明,基于直接自适应算法相比于基于信道估计的算法,对时变信道不敏感,能获得更低的误比特率。