空间滤波器水声信号预处理方法研究
水声通信中特征信号提取方法
i =1
co s (π f ∑
0i
n/ f m ) sin (π B i n/ f m ) ;
由表 1 可知 , 当滤波器带宽达到 300 Hz 以 上时 , 滤波器的衰减才能达到 90dB ; 只有达到
500 Hz 以 上 时 , 滤 波 器 的 通 带 衰 减 才 能 达 到 3dB ,以 8 阶的 ellip 滤波器 ( 通带宽度为 600 Hz ,
信号区分开来 。其接收端的原理框图见图 1 。
1 引言
在水声通信中 [ 1 - 2 ] , 在基站上设置声发射/ 接收装置 ,两两基站之间进行声波传输 , 其传送 的声信号可以用于信息传递 、 定位 、 声场重建等 。 但是实际市场上所能够买到的水声器的发射频 率范围是有限的且价格昂贵 ,水听器的接收频率 带宽范围也是有限的 , 并且由于距离不同 , 不同 基站发射的声信号到达同一基站时的衰减也不 同 ,也就是说信号的强度有差别 , 这些因素对于 将各个基站接收到的来自其他多个基站发送来 的声信号进行分离造成了困难 , 文中设计了在各 基站发射非同频水声信号时各基站信号提取方 式 ,通过实验仿真比较 , 给出了其便于各基站信 号分离的优缺点和适用范围 。
[ 关键词 ] 水声通信 ; 特征信号 ; 相关 [ 中图分类号 ] TN713 [ 文献标志码 ] A
The Signal Extraction Method in Acoustic Communications
DA I Xiao2yan , HAN Yan (National Key Laboratory of Electronic Measurement Technology , North University of China , Taiyuan 030051 ,China) Abstract :In t his paper ,t he aut hor first int roduce t he characteristic of acoustic signal , t hen designed one signal ext ractio n method based o n f requency2division multiplexing ( FDM) to ret rench co st and imp rove efficiency. The experiment and simulation are emp hasized. At the end , t he aut ho r summarize t he virt ue , defect and applicability of t he met hod. Key words :acoustic communications ;characteristic signal ;correlation
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。
水声多径信道研究PPT课件
将接收到的多途信号分离成不相干(独 立)的 多路信 号，然 后将这 些多路 信号的 能量按 照一定 的规则 合并起 来，使 接收的 有用信 号能量 最大， 从而提 高接收 端的信 噪功率 比，对 数字系 统而言 ，使误 码率最 小。
分集技术包括两个方面：
➢
如何把接收的多途信号分离出来，使 其互不 相关。
23
时延扩展
m
多途最大时延差T
的倒数定义为信道相 关带宽 ：
coh
当码元速率较低，信号带宽B<<B
时 ，信号 通过信 道传输 后各频 率分量 的变化 具有一 致性， 则信号 波形不 失真， 无码间 串扰， 此时的 衰落为 平坦衰 落。
coh
反之，当码元速率较高，信号带宽B> B
时， 信号通 过信道 传输后 各频率 分量的 变化是 不一致 的，将 引起波 形失真 ，造成 码间串 扰，此 时的衰 落为频 率选择 性衰落 。
=1/T
。
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时延扩展
dm dm dm
乘积B
T
为信道的扩展因子。如果B
T
<1，信道被称为“欠扩展”信道；相 反，如 果B
T
>1，信道被称为“过扩展”信道。
dm
通常，如果BdTm <<1，这时可以采用相位相干调制解调 方案， 在解调 器中包 含自适 应均衡 器来消 除码间 干扰。 如果凡B
TLeabharlann >1，信 道冲激 响应的 测量即 使可能 也是极 其困难 和不可 靠的， 这时相 位相干 解调和 抗码间 干扰的 自适应 均衡器 就会失 去作用 ，在这 种情况 下,只 能采用 基于FSK的非 相干调 制解调 技术。
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时延扩展
基于数字信号处理技术的声纳信号模拟与处理方法研究
基于数字信号处理技术的声纳信号模拟与处理方法研究声纳信号是一种用于探测、定位和识别水中物体的方法，广泛应用于军事、海洋勘探、水下通信等领域。
而基于数字信号处理技术的声纳信号模拟与处理方法的研究，则着眼于如何利用数字信号处理的理论和技术来模拟和处理声纳信号。
声纳信号模拟是指通过计算机仿真或实际信号发生装置产生声纳信号，并将其用于声纳系统的测试和验证。
声纳信号模拟的目的是在不同条件下模拟真实场景中的声纳信号，以便对声纳系统的性能进行评估。
在基于数字信号处理技术的声纳信号模拟中，我们可以利用数字滤波器、时域仿真和频域调制等方法来生成模拟信号。
数字信号处理技术在声纳信号处理中的应用十分广泛。
其中，最主要的应用包括滤波、谱估计、目标检测和定位等方面。
首先，滤波是声纳信号处理中的重要环节。
滤波可以去除信号中的噪声，增强目标信号的特征，提高信号的质量。
在基于数字信号处理技术的声纳信号滤波中，我们可以根据信号的特点选择适当的滤波器，如低通滤波器、带通滤波器等，以实现信号的滤波处理。
其次，谱估计是声纳信号处理中的另一个重要环节。
谱估计可以通过分析信号在不同频率上的能量分布来揭示信号的频谱特征。
在基于数字信号处理技术的声纳信号谱估计中，我们可以利用傅里叶变换、卡尔曼滤波和功率谱估计等方法来实现信号的谱估计。
目标检测和定位是声纳信号处理中的关键任务。
目标检测可以通过分析声纳信号中的目标回声来确定目标的存在与否，而定位则是通过分析目标回声的到达时延和幅度差异来确定目标的位置。
在基于数字信号处理技术的声纳信号目标检测和定位中，我们可以利用相关性分析、波束形成和空间谱估计等方法来实现目标的检测和定位。
除了滤波、谱估计和目标检测定位等常见的声纳信号处理方法之外，基于数字信号处理技术的声纳信号模拟与处理方法的研究还包括几种新的研究方向。
一方面，自适应滤波是一种针对复杂噪声环境下的声纳信号处理方法。
自适应滤波可以根据实时观测到的环境噪声和目标信号，自动调整滤波器参数以达到最佳的滤波效果。
空间滤波概念
空间滤波概念
空间滤波是一种图像处理技术，用于通过改变像素的邻域值来改善或修改图像的特征。
它基于图像的像素空间分布特征，通过对像素之间的关系进行操作来实现图像的增强、去噪、边缘检测等。
在空间滤波中，通常使用一个滤波模板或滤波器，该模板在图像上滑动，在每个位置上对图像进行相应的操作。
滤波器通常是一个小的矩阵，其中心位置与当前像素对齐，且通过改变滤波器中的权重系数来改变滤波效果。
常见的空间滤波方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
其中，均值滤波通过计算像素周围邻域像素的均值来平滑图像，中值滤波通过使用邻域像素的中值来去除图像中的椒盐噪声，高斯滤波通过将像素与周围像素的加权平均值进行模糊来降低图像的噪声。
空间滤波在图像处理、计算机视觉和模式识别等领域中广泛应用，用于提取图像的关键特征、去除图像噪声、增强图像细节等。
但是，不同的滤波方法适用于不同的应用场景，需要根据具体需求选择合适的滤波算法。
使用Matlab进行水声信号处理和声纳探测
使用Matlab进行水声信号处理和声纳探测水声信号处理和声纳探测是海洋工程和海洋科学中重要的研究领域之一。
随着技术的进步，利用计算机辅助方法进行水声信号处理和声纳探测已成为常见的做法。
Matlab作为一种强大的数学计算软件，被广泛应用于水声信号处理和声纳探测领域。
本文将介绍使用Matlab进行水声信号处理和声纳探测的一些常见方法和技巧。
1. 水声信号的获取与预处理在进行水声信号处理之前，首先需要获取水声信号。
常见的获取方式包括水声传感器与接收器等设备。
获取到的水声信号可能受到噪声的干扰，因此需要进行预处理。
预处理的步骤包括去噪、滤波、采样等。
Matlab提供了丰富的工具箱，如Signal Processing Toolbox，用于进行信号的预处理。
2. 水声信号的时域分析时域分析是水声信号处理的基础。
通过时域分析，我们可以观察到信号的振幅、频率、相位等特征。
Matlab提供了一系列用于时域分析的函数，如fft、ifft等。
通过这些函数，我们可以计算信号的傅里叶变换、傅里叶反变换等。
3. 水声信号的频域分析频域分析是水声信号处理中常用的方法之一。
通过频域分析，我们可以观察到信号的频谱、频率分布等特征。
Matlab提供了一系列用于频域分析的函数，如fft、pwelch等。
通过这些函数，我们可以计算信号的功率谱密度、频谱等。
4. 水声信号的滤波与降噪滤波与降噪是水声信号处理中常用的方法之一。
通过滤波与降噪，我们可以减少信号中的噪声和干扰，提取出感兴趣的信号特征。
Matlab提供了一系列用于滤波与降噪的函数，如fir1、fir2、butter等。
通过这些函数，我们可以设计各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
5. 声纳探测与目标分类声纳探测是水声信号处理中的重要任务之一。
通过声纳探测，我们可以探测到水下目标并对其进行分类。
Matlab提供了一系列用于声纳探测与目标分类的函数，如波束形成算法、卷积神经网络等。
空间滤波名词解释
空间滤波名词解释
空间滤波是指在图像处理中，通过改变像素周围的邻域像素值来改善图像质量或提取图像特征的一种处理方法。
其原理是通过对图像中每个像素点周围邻域的像素值进行加权平均或非线性操作，从而改变该像素点的像素值，进而达到图像增强、去噪、边缘检测等目的。
常见的空间滤波方法包括线性滤波和非线性滤波。
线性滤波是指根据像素周围邻域的加权平均运算来得到滤波后的像素值，常用的方法包括均值滤波、高斯滤波、中值滤波等。
非线性滤波则通过非线性运算来改变像素值，如边缘保留滤波、形态学滤波等。
空间滤波在图像处理中应用广泛，能够改善图像的质量、增强图像的细节信息、去除图像中的噪声等，有助于提高图像的视觉感受性和实际应用效果。
远程遥控水声信号检测技术研究
远程遥控水声信号检测技术研究摘要：随着我国科技水平的日益提高，需要更加有力的资源支持，海洋中富含科技所需的大量资源，所以我国对海洋的开发也越来越重视，远程水声遥控系统就受到了各界的广泛关注。
远程遥控水声监测信号检测技术的发展前景不可估量，目前全球对海洋探索的投入无论是财力、人力、物力都比较大，由此取得了不菲的成绩。
本文就远程遥控水声信号检测的技术展开研究和分析。
关键词：远程遥控；水声信号；技术研究中图分类号：tn929 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）04-0022-01远程遥控的水声信号检测技术对于国防建设也起到了极为重要的作用。
远程遥控水声信号作为水下声信号检测的高端技术，其中与水声信道特性和信号发射机制相关联的内容性能分析和技术参数。
对远程遥控信号的检测实质上是一种关于频域确知的信号检测，从水声通信的角度来看，声信号在水声信道传输的过程使得海洋的环境噪声，人为干扰和传播的介质的吸收，发散，形成了声线的汇集和焦散，因此接受换能器输入信号时域波动极其复杂，信噪比较低，信号容易被噪声背景所淹没。
一、多径条件下水声信道的衰落特性分析二、远程遥控的水声信号的平均化处理在海洋活动中，由于受到传播媒介和其他内在的影响，远程遥控水声信号在到达接受接收机时，信噪比已经处于较低的状态，且还有信号波形的严重畸变的现象发生。
一般表现为接受信号的包络有起伏，发生时间和频率的弥散[2]。
（一）滑动平均处理滑动平均处理能够使接受到的信号包络变得相对平滑。
由数字信号处理的一般情况，使用滑动平均处理来平滑采样数据。
这样就能使被处理信号的高频分量在一定程度上衰减。
这种放方法的处理量较小，所以能够实现及时处理。
（二）改进的滑平处理其实在实际工程操作中，为了缩短处理时间，节约贮存空间，一般会采用改进的滑平方式来处理平滑滤波的问题。
使信号通过一个呈现低通特性的滤波器，使用滤波器比一般的平滑处理能更好的衰减较高平率的噪声干扰。