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面向小型水下无人平台的移动水声通信系统

姚俊辉 赵燕锋 童峰 陈东升 上官明禹

姚俊辉, 赵燕锋, 童峰, 等. 面向小型水下无人平台的移动水声通信系统[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(6): 761-767 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0029
引用本文: 姚俊辉, 赵燕锋, 童峰, 等. 面向小型水下无人平台的移动水声通信系统[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(6): 761-767 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0029
YAO Jun-hui, ZHAO Yan-feng, TONG Feng, CHEN Dong-sheng, SHANGGUAN Ming-yu. Mobile Underwater Acoustic Communication System for Small Underwater Unmanned Platform[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2022, 30(6): 761-767. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0029
Citation: YAO Jun-hui, ZHAO Yan-feng, TONG Feng, CHEN Dong-sheng, SHANGGUAN Ming-yu. Mobile Underwater Acoustic Communication System for Small Underwater Unmanned Platform[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2022, 30(6): 761-767. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0029

面向小型水下无人平台的移动水声通信系统

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0029
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFE0110000); 上海市科委“科技创新行动计划”项目(21DZ1205502)
详细信息
    作者简介:

    姚俊辉(1998-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为水声通信

    通讯作者:

    童 峰(1973-), 男, 教授, 博导, 主要研究方向为水声通信与网络

  • 中图分类号: TJ630.34; U666.7

Mobile Underwater Acoustic Communication System for Small Underwater Unmanned Platform

  • 摘要: 移动水声通信信道具有典型的多径、多普勒双重扩展特征, 严重影响通信性能。特别是用于水下特战等领域的小型水下无人平台装备, 具有航行状态多变、多浅海应用、受限功耗下发射功率低等特点, 导致多普勒变化、多径严重、信噪比低, 对传统移动水声通信方案造成极大挑战。文中提出了一种面向特战领域小型水下无人平台的移动水声通信方案, 该方案通过直接数字频率合成器芯片, 调整系统模拟/数字转换采样率, 从而在硬件上实现实时多普勒补偿; 结合直接扩频序列调制, 提高低信噪比条件下的抗多径性能; 采用双曲调频同步设计保证同步捕获性能。半实物仿真实验结果验证了该系统的有效性。

     

  • 图  1  发射信号帧格式

    Figure  1.  Frame format of transmit signal

    图  2  DS-QDPSK系统流程

    Figure  2.  System process of DS-QDPSK

    图  3  HFM信号时频图

    Figure  3.  Time-frequency diagram of HFM signal

    图  4  多普勒估计与补偿流程

    Figure  4.  Doppler estimation and compensation process

    图  5  水声信道仿真模型

    Figure  5.  Simulation model of underwater acoustic channel

    图  6  BELLHOP多径信道仿真

    Figure  6.  Multipath channel simulation of BELLHOP

    图  7  信道单位冲激响应

    Figure  7.  Impulse response of channel

    图  8  半实物仿真实验流程

    Figure  8.  Flow of hardware-in-the-loop simulation experiment

    图  9  多普勒估计结果

    Figure  9.  Doppler estimation results

    图  10  半实物仿真误比特率结果

    Figure  10.  Bit error rate results of hardware-in-the-loop si- mulation

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-31
  • 修回日期:  2022-09-13
  • 录用日期:  2022-09-27
  • 网络出版日期:  2022-11-08

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