水声信号处理领域若干专题研究进展
水声信号处理技术的改进研究
水声信号处理技术的改进研究近年来，水声信号处理技术的研究受到越来越多人的关注。
随着人们对海洋环境的重视和对水下通信需求的不断增多，水声信号处理技术的改进研究已经成为了一项必要的任务。
下面，我们将对水声信号处理技术的改进研究进行探讨。
一. 水声信号处理技术的意义在海洋监测中，水声信号处理技术扮演着重要的角色。
水声信号是海洋环境中的主要信息来源，而水声信号处理技术的提高可以大大提高海洋监测的准确性和效率。
此外，水声通信是在水下环境中进行通信的主要手段，因此，提高水声信号处理技术也可以提高水下通信的通信质量和通信距离。
二. 水声信号处理技术的模型在进行水声信号处理技术的改进研究时，需要根据实际的信号特点建立相应的信号模型。
对于水声信号而言，其具有复杂的波动特征，同时受到海水中声速、水温、水盐度以及水体扰动等因素的影响。
因此，在建立水声信号处理模型时，需要考虑这些因素对信号的影响，以便更好地处理信号。
三. 水声信号处理技术的改进目前，针对水声信号处理技术的改进研究主要集中在以下几个方面：1. 降噪技术由于水声信号在传输过程中易受到水体扰动等干扰因素的影响，因此，降噪技术是水声信号处理中的一个关键技术。
在降噪技术中，主要采用基于小波变换和自适应滤波器等方法来降低噪声对信号的干扰，以便更好地提取出信号中的信息。
2. 信号分析技术在对水声信号进行处理时，需要对信号进行分析以确定信号的特征和特点。
目前，主要采用的信号分析技术包括小波变换、短时傅里叶变换、时域特征提取等方法。
这些方法可以更好地提取信号中的特征信息，为后续的信号处理提供更好的基础。
3. 相干通信技术在水下通信中，由于水声信号的传播距离受到限制，因此，需要采用更好的通信技术来提高通信距离和通信效率。
目前，主要采用的相干通信技术包括编解码技术、信道均衡技术、自适应调制技术等。
这些技术可以更好地提高水声信号的传输质量。
四. 水声信号处理技术的应用目前，水声信号处理技术已经广泛应用于海洋科学、海洋资源开发、海洋监测、水下通信等领域。
水声信号处理领域若干专题研究进展
水声信号处理领域若干专题研究进展李启虎（中田科学院声学研究所１摘要本文介绍了当前水声信号处理顿域中的一些最新研究成果。
其中主要涉及水声通信、台成孔径声纳（曼ＡＳ）、数据融台问矗，大洋声层折、水下ＧＰＳ系统和安静型潜艇辐射臻声的翻量等．可供我田高技术跟踪技术决蘸怍参考．、ｊ关键词：水声信号处理？专题研究进展中豳分类号：ＴＢ５６１前言水声信号处理是海洋领域乃至信息领域最为活跃的学科之一。
随着２１世纪的到来，海洋开发和信息科学的快速发展对水声信号处理技术提出了越来越高的要求。
同时，巨大的需求牵引又强有力地拉动水声信号处理技术的发展．国民经济和国家安全迫切需要水声信号处理技术提供新的更先进的手段，以便解决日益增长的需求．美国ＩＥＥＥ协会为纪念信号处理领域发展５０年来的成就，组织了一批批专家编写了一系列的综述文章．其中就有水声信号处理（见中科院声学所编译的文集“水声信号处理的过去、现在和未来”，１９９５年５月，北京）。
本报告不准备涉及水声信号处理的各个课题．而是有选择地介绍当前的几个热点问题，其目的是为我国海洋８６３和国防预研项目提供原始资料．为２１世纪初水声信号领域课题的选择提供一些背景资料．这些专题包括水声通信、水下ＧＰＳ系统、合成孔径声呐（ＳＡＳ）、水声信号处理中的数据融台问愿、大洋声层折和安静型潜艇辐射噪声的测量等等．水声信号处理所涉及的问题非常多，要在～份报告中作全面．系统的阐述是十分困难的．我们试图介绍一些最新研究成果，为我国的高技术跟踪计划提供决策参考。
２水声通信由于电磁波在海水中传播时衰减严重，所以在海洋中的检测、通信、定位和导航主要利用声被．声波是目前人类己知的水中信息传输的主要载体．随着海洋开发的迅速发展，对水下声通信的要求越来越迫切，从技术原理来说，水声通信可以看作是主被动声呐技术的结合．比如要选择合适的发射信号向水中发射（主动声．，·呐），又要有适合的接收机接收信号（被动声呐）．但是水声通信又有自己许多独特的特点，如长脉宽的编码序列、解码技术等．水声信道远远不如电磁波的升质大气或真空那样，允许非常多的信号通道。
水声通信技术研究进展与技术水平现状
水声通信技术研究进展与技术水平现状摘要：人类对海洋的深入探索和利用推动了水声通信技术的快速发展,特别是最近二十年,水声通信技术水平大幅提高,技术发展也呈现了一些新的趋势。
本文综合国内外最新发表的学术论文与实验结果,梳理了水声通信技术发展历程以及未来趋势,重点在调制方式、编码方法等方面总结出当前水声通信领域的前沿研究方向。
在此基础上,本文归纳得出当前水声通信科研实验水平和商用系统性能的上界,这对于衡量水声通信技术的发展水平具有一定的参考意义。
关键词：水声通信;单载波调制;多载波调制;信道编码1 引言人类的海洋活动日益增多,对水下信息传输提出更多更高的需求。
水下无线通信技术的发展推动了人类海洋活动模式的演进与变革,应当引起足够重视。
声波是水下无线通信首选的信息载体,水声通信一般是指水下的移动体与固定体之间,或者移动体相互之间通过声波信道进行的通信。
水声信道特性十分复杂,一般来讲具有多途、频散、环境噪声高、信道带宽窄、多普勒频移大等特点。
特别是海洋中存在各种时间和空间尺度的海洋动力过程,引起了水体的非均匀性,加之海面的随机波动性和海底的不平整性等因素,均会对水中的声波传播造成影响,因此水声信道存在显著的空间差异和时间起伏,这会严重影响到水声通信设备对信号的可靠检测和解码,实现稳健水声通信的难度很大。
近二十年来,研究人员在认知水声传播规律和信道特性、提高水声通信速率和距离、对抗信道衰落和起伏等方面进行了大量的研究探索;同时,得益于信号处理理论技术的突破和计算机性能的跃升,联合均衡译码[1-2]、近香农限信道编译码、多载波调制[3]、多输入多输出[4]等一系列先进的通信信号处理技术先后涌现并得以引入到水声通信领域,取得了许多性能优异的实验结果,部分技术已经开始转入工程化应用。
本文将按以下结构对当前水声通信的技术水平与技术发展趋势进行梳理:第2节,简要梳理水声通信技术发展脉络,并重点介绍当前水声通信的几个研究热点和最新进展情况。
水声通信技术研究进展及应用
水声通信技术研究进展及应用摘要：水声通信是当前唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式，由于其在民用和军事上都有重大意义，水声通信的研究一直是国内外研究的热点。
文章介绍了水声通信的历史，分析了水声通信发展的关键技术，讨论了水声信道的特点、系统组成和国内外的发展现状。
最后对未来的水声通信技术作了预测。
关键词：水声通信，通信信道，声纳，正交频分复用，声纳信号处理1 引言当今世界已进入了飞速发展的信息时代，通信是这一进程中发展最为迅速、进歩最快的行业。
陆地和空中通信领域包括的两个最积极、最活跃和发展最快的分支--Internet网和移动通信网日臻完善，而海中通信的发展刚刚崭露头角。
有缆方式的信息传输由于目标活动范围受限制、通信缆道的安装和维护费用高昂以及对其他海洋活动（如正常航运）可能存在影响等缺点，极大地限制了它在海洋环境中的应用。
另外由于在浑浊、含盐的海水中，光波、电磁波的传播衰减都非常大，即使是衰减最小的蓝绿光的衰减也达到了40dB/km，因而它们在海水中的传播距离十分有限，远不能满足人类海洋活动的需要。
在非常低的频率（200Hz以下），声波在海洋中却能传播几百公里，即使20 Hz的声波在水中的衰减也只有2—3dB/km，因此水下通信一般都使用声波来进行通信。
而在这个频率范围内，声波在水中（包括海水）的衰减与频率的平方成正比，声波的这个特性导致了水下声信道是带宽受限的。
采用声波作为信息传送的载体是目前海中实现中、远距离无线通信的唯一手段。
海洋水下信道是一个极其复杂的时间-空间-频率变化、强多径干扰、有限频带和高噪声的信道，这是至今还存在的难度最大的无线通信信道。
研究水声通信必须综合物理海洋学、声学、电子技术和信号处理等多种学科和技术的知识，现在水声通信的研究已经成为各国科学和工程技术人员研究的热点之一。
另外，海洋声学技术尤其是水声通信技术是国际发达国家对我国实行封锁的领域，因此研制具有自主知识产权的水声通信技术意义深远。
水声通信中的信号调制与解调技术研究
水声通信中的信号调制与解调技术研究在当今科技飞速发展的时代，通信技术的重要性日益凸显。
其中，水声通信作为一种特殊的通信方式，在海洋探索、水下监测、军事应用等领域发挥着至关重要的作用。
而信号的调制与解调技术则是水声通信系统中的核心环节，直接影响着通信的质量和效率。
水声通信面临着诸多独特的挑战。
首先，水声信道是一个极其复杂且多变的环境。
与电磁波在空气中传播不同，声波在水中传播时会受到吸收、散射、折射和多径效应等多种因素的影响，导致信号的衰减和失真。
其次，水下环境的噪声水平通常较高，这包括海洋生物发出的声音、水流的噪声以及船舶等机械产生的噪声。
此外，由于水的密度和压力等特性，声波的传播速度相对较慢，限制了通信的带宽和数据传输速率。
为了在如此恶劣的环境中实现可靠的通信，有效的信号调制与解调技术显得尤为关键。
信号调制是将原始信息加载到载波上的过程，其目的是使信号更适合在信道中传输。
在水声通信中，常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是最简单的调制方式之一，通过改变载波的幅度来传递信息。
然而，由于水声信道中的衰减较大，幅度调制容易受到噪声的影响，导致信号的可靠性降低。
频率调制则是根据信息改变载波的频率。
这种调制方式在一定程度上能够抵抗信道中的噪声和衰减，因为频率的变化相对较容易检测。
但频率调制也存在一些局限性，例如占用较宽的带宽，在带宽有限的水声信道中可能不太适用。
相位调制通过改变载波的相位来传输信息。
它具有较高的频谱效率，能够在有限的带宽内传输更多的数据。
但相位调制对相位误差较为敏感，在复杂的水声信道中容易出现相位偏移，从而影响解调的准确性。
除了上述传统的调制方式，近年来，一些新型的调制技术也逐渐应用于水声通信中。
例如，正交频分复用（OFDM）技术将可用的频谱分割成多个子载波，每个子载波可以独立地进行调制和解调。
这种技术能够有效地对抗多径效应和频率选择性衰落，提高通信的可靠性和数据传输速率。
水声通讯系统中语音信号处理的研究
水声通讯系统中语音信号处理的研究水声通讯系统是指利用水体作为传输介质进行通讯的一种无线通信技术。
在海底、河道等水体环境中，人们可以利用水声通讯系统实现数据传输、语音通话等各种通讯需求。
而语音信号处理则是水声通讯系统中的核心技术之一，它直接关系到水声通讯系统的通讯质量和稳定性。
一、概述在水声通讯系统中，由于水体环境的复杂性和不确定性，语音信号传输过程中会受到多种干扰，如水流声、水下噪声、水下反射等。
这些干扰会影响语音信号的清晰度和稳定性，进而影响水声通讯的效果。
因此，语音信号处理在水声通讯系统中具有重要的作用。
二、语音信号处理技术1.信号增强信号增强是指通过一系列数字信号处理技术，提高语音信号的清晰度和质量，降低噪声等干扰。
常用的信号增强技术有滤波、降噪、谱减、波束形成等。
其中，波束形成是一种重要的信号增强技术，它可以利用多个水声传感器来对语音信号进行采样和处理，最终提高信号的清晰度和抗噪能力。
2.特征提取特征提取是指通过一些算法和方法，抽取语音信号中的特征并将其转化为数字信号的过程。
在语音信号处理中，常用的特征提取算法包括MFCC、LPC、LPCC 等。
这些算法可以将语音信号转换为一系列参数，方便进行信号处理和分析。
3.语音识别语音识别是指将语音信号转化为文本或命令的过程。
在水声通讯系统中，语音识别可以用于通讯命令的识别、文本消息的转换等。
常用的语音识别算法包括HMM、DNN、CNN等。
三、水声通讯中的应用水声通讯是一种广泛应用于海底、河道等水体环境的通讯技术。
在海洋勘探、海底地质调查、水生态环境监测等领域，水声通讯都有着重要的应用。
而语音信号处理技术则是水声通讯中的必要组成部分，直接关系到通讯质量和稳定性。
1.海洋勘探在海洋勘探中，人们通过水声信号来获取海底地质情况、海洋生态信息等。
而语音信号处理技术则可以提高信号的清晰度和稳定性，降低噪声等干扰，最终提高勘探的精度和效率。
2.海底地质调查在海底地质调查中，人们需要通过水声信号来获取沉积物分布、地形等信息。
水声信号处理技术及其在海洋勘探中的应用研究
水声信号处理技术及其在海洋勘探中的应用研究随着人类对海洋的认知不断深入，海洋资源的重要性也逐渐得到了广泛的认识。
其中，水声信号处理技术成为海洋勘探中的重要环节，其在海底资源勘探、海洋环境监测、海下通信等领域得到了广泛应用。
一、水声信号处理技术概述水声信号传播复杂，会受到水深、海洋环境、声源频率、传播距离等多种因素的影响，因此在使用水声进行通信或勘探时需要对信号进行处理。
常见的信号处理技术包括滤波、降噪、去除反射等。
滤波是指将原始水声信号经过滤波器处理，去除掉不必要的频率，使得信号的特定频率成分被强化，从而提高信号的清晰度和稳定性。
滤波技术的成功应用，为进行海底勘探和海下通信提供了有效的手段。
降噪技术是指从原始信号中去除噪声干扰。
由于在海洋中有许多产生的噪声，包括涡流、物理或生物噪声等，这些噪声掩盖了水声信号，因此进行降噪处理是十分关键的。
降噪技术通过建立信噪比模型并对原始信号进行反向处理，从而消除噪声干扰，提高信号的可靠性和准确度。
反射是指原始水声信号直接反射在海底或海面上后返回接收器，会导致信号叠加和失真。
为了消除这种干扰，科学家们开发了多种信号去除反射的技术，包括横向滚动、时间延迟、相位翻转等。
这些信号处理技术的应用，可使原始信号在传输过程中变得更清晰，更稳定，从而在海洋勘探中提高准确性和识别准确度，为海底资源勘探、海下通信、海洋环境监测等领域提供了技术支持。
二、水声信号处理技术在海洋勘探中的应用水声信号处理技术在海洋勘探中具有不可替代的作用。
将水声技术与其他勘探技术相结合，不仅可以使勘探过程更加高效，而且可以提高探测准确性。
例如，在海底矿产勘探中，水声信号处理技术可以识别出矿床内的不同特征，从而准确定位海底矿藏的位置和质量。
在海洋油气开采中，通过水声技术进行震源信号处理，可以对海底沉积物层进行探测和识别，提高石油勘探的成功率。
同时，水声信号技术的应用还可以帮助人们更好地理解海底的地质结构，从而预测海啸和海洋灾害事件。
基于抗干扰的水下声信号处理技术研究
基于抗干扰的水下声信号处理技术研究一、前言随着人类对海洋资源的开发和利用不断增加，水下声信号处理技术的重要性日益凸显。
在海洋勘探、水下防卫、水下测量等领域中，水下声信号是获取和传递信息的重要手段。
但由于水下环境的复杂性和多变性，水下声信号会受到各种干扰，降低信号质量和可靠性。
因此，基于抗干扰的水下声信号处理技术成为了当前研究的热点和难点。
二、水下环境特点和干扰类型在水下环境中，声波遇到了许多的障碍和扭曲，这些障碍包括水温梯度、海水流动、海底地形等。
因此，水下声信号普遍受到多径效应、散射、衰减等干扰，这些干扰类型往往是瞬态和时间变化的，需要特殊的算法和技术进行处理和调整。
针对水下环境特点和干扰类型，已经研究出了多种水下声信号处理算法，其中基于抗干扰的方法是当前研究的一个重要方向。
三、基于抗干扰的水下声信号处理技术1. 自适应滤波算法自适应滤波算法是一种基于最小均方差（LMS）准则的算法，其通过动态调整滤波器系数，使得输出的信号与期望信号如实接近，从而实现抗干扰的目的。
2. 小波变换小波变换是一种时频分析方法，其能够在时域和频域上对信号进行处理和分析，提取信号的局部特征。
小波变换能够有效地抑制和排除高频噪声和低频漂移等干扰，对信号的局部细节进行分析和提取，是水下声信号处理的重要方法之一。
3. 谱减法谱减法是一种减噪方法，其通过对信号的频谱进行分析，将干扰频率对应的分量减去，实现信号抗干扰目的。
谱减法能够在保持原信号主要内容的情况下实现抗干扰，是一种常用的水下声信号处理方法。
4. 神经网络神经网络是一种类似于人脑神经元的计算模型，其能够通过学习和训练来实现对水下声信号的识别、分类和处理。
神经网络的优点是能够自适应地调整模型参数，实现对不同类型干扰的抗性，是一种高效的水下声信号处理方法。
四、未来发展方向目前，基于抗干扰的水下声信号处理技术已经取得了重要进展。
尤其是在多传感器数据融合、深度学习技术等方面，水下声信号处理技术正实现着不断地创新和突破。
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万方数据
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水声信号处理领域若干专题研究进展
作者：李启虎， LI Qihu
作者单位：中国科学院声学研究所
刊名：
应用声学
英文刊名：APPLIED ACOUSTICS
年，卷(期)：2001,20(1)
被引用次数：26次
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20.李洪升基于计算智能的声呐盲波束形成算法研究[学位论文]博士 2004
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22.赵羽矢量阵阵处理研究[学位论文]博士 2004
23.宋新见数字式噪声目标被动测距声纳研究[学位论文]博士 2004
24.马雯.黄建国基于时延编码的远程水声通信技术研究[期刊论文]-计算机工程与应用 2002(9)
25.潘仲明.杨俊.王跃科超声波扩频测距及其信道自适应均衡技术[期刊论文]-国防科技大学学报 2002(6)
26.马雯.黄建国.张群飞用时延编码实现远程水声通信[期刊论文]-电讯技术 2002(4)
本文链接：/Periodical_yysx200101001.aspx。