极端海况下的稳健水声通信关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41676024
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0608.海洋物理与观测探测技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Extreme ocean conditions such as surface winds, waves, rainfalls, typhoons, etc, cause sea surface roughness and water column variation, that change the coherence of acoustic signals, affect multipath structure (amplitude and arrival time), phase shifts and Doppler spreads, and increase ocean ambient noise, so they can severely influence the performance of underwater acoustic communication systems. How to overcome these extreme conditions and achieve reliable under communication is a key problem to be solved for current underwater acoustic communication to be practically useful.. This project is the first to propose an interdisciplinary research for reliable underwater communication through combining “ocean environment, underwater acoustic channel, and acoustic communication” as a unity. Effects of ocean environments on acoustic channel characteristics and further on underwater acoustic communication systems will be studied via field experiments and theoretical analysis of various extreme ocean conditions including winds, waves, rainfalls and typhoons. Three key issues will be addressed here: (a) Study channel estimation and channel modeling for different ocean conditions, and search for new signal processing methods for tolerant channel matching; (b) Design an adaptive mode for underwater acoustic communication (including adjustable operating frequency, transmitting power and modulation schemes, adaptive channel coding, etc) for various ocean conditions; (c) Design a reliable, non-coherent acoustic communication system based on a fractional Fourier domain hopping (FrFDH) method, and analyze its performance in different ocean conditions.
海面上的风浪、降雨和台风等极端海况引起海面粗糙度和海水水体的变化,改变水声信号的相关性,影响多途幅度-时延、相位变化、多普勒扩展,提高海洋环境噪声,从而严重影响现有水声通信系统的性能。如何在极端海况下实现稳健通信是当前水声通信走向实际应用亟待解决的关键问题。.项目首次提出以“海洋环境-水声信道-水声通信”为一整体进行稳健水声通信技术研究。通过对海浪、降雨和台风等极端海况下水声信道特征参数的实验研究和理论分析,获取不同海况对水声通信系统性能影响的信道特征主要参数。项目将解决三个关键问题:一是建立不同海况下的信道估计和信道模型,寻求与信道模型宽容匹配的新型信号处理方法;二是根据不同海洋环境条件,设计自适应水声通信系统的通信模式,包括工作频率、发射功率和通信调制体制、自适应信道编码;三是基于分数域跳频(FrFDH)非相干思想设计一套稳健水声通信系统并在不同海况下比较系统的性能。

结项摘要

海面上的风浪、降雨、台风和海洋生物、海洋工程噪声等突发水下噪声所引起的极端海况将引起海面粗糙度和海洋噪声的显著变化,改变水声通信中信号的相关性,影响多途幅度-时延、相位变化、多普勒扩展和海洋噪声级,从而严重影响现有水声通信系统的性能。如何在极端海况下实现稳健水声通信技术是当前水声通信走向实际应用亟待解决的关键问题之一。. 基于海洋环境中的风浪、突发噪声等对水下声场的显著影响,项目首次提出以“海洋环境-水声信道-水声通信”作为一整体进行稳健水声通信系统设计研究。通过对海浪、海洋生物和海洋工程噪声等极端海况下水声信道特征参数的实验研究和理论分析,采用PE模型分析了海面风浪对水声信道冲激响应的影响,研究了极端海况下水声信道的特征。项目研究了三个关键问题:一是建立不同海况下的信道估计和信道模型,研究了风浪、海洋生物和海洋工程等强噪声背景对水声信道的影响;二是根据不同海洋环境条件,研究了稳健可靠、宽容匹配的水声通信系统,设计了采用分数域跳频(FrFDH)和OCDM调制的水声通信系统方案;三是基于NI Compact RIO平台,设计了基于OCDM调制的稳健水声通信软、硬件系统,并比较了系统在不同调制方式和不同海况下的通信性能。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(16)
专利数量(22)
Classification of underwater vocalizations of wild spotted seals (Phoca largha) in Liaodong Bay, China
辽东湾野生斑海豹水下发声分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Acoustical Society of America
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨亮亮;许肖梅;Per Berggren
  • 通讯作者:
    Per Berggren
Anti-Multipath Orthogonal Chirp Division Multiplexing for Underwater Acoustic Communication
水声通信的抗多径正交线性调频分复用
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2966072
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhu Peibin;Xu Xiaomei;Tu Xingbin;Chen yougan;Tao Yi
  • 通讯作者:
    Tao Yi
基于 Xgboost 方法识别不同种类海豚
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    声学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王宸;陶毅
  • 通讯作者:
    陶毅
Changes of movement behavior and HSP70 gene expression in the hemocytes of the mud crab (Scylla paramamosain) in response to acoustic stimulation
青蟹(Scylla paramamosain)响应声刺激的运动行为和血细胞HSP70基因表达的变化
  • DOI:
    10.1080/10236244.2018.1439337
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Marine and Freshwater Behaviour and Physiology
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Weizhengrong Zhou;Xiaoshuai Huang;Xiaomei Xu
  • 通讯作者:
    Xiaomei Xu
Frequency-Domain Decision Feedback Equalization for Single-Carrier Transmissions in Fast Time-Varying Underwater Acoustic Channels
快速时变水下声学通道中单载波传输的频域判决反馈均衡
  • DOI:
    10.1109/joe.2020.3000319
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    IEEE Journal of Oceanic Engineering
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Tu Xingbin;Xu Xiaomei;Song Aijun
  • 通讯作者:
    Song Aijun

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其他文献

海上背景噪声Z计权与A计权关系的初步分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    涂星滨;许肖梅;杨亮亮;邵志文
  • 通讯作者:
    邵志文
非规则QC-LDPC码联合自适应均衡技术在浅海水声信道研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林梅英;许肖梅;陈友淦;张兰
  • 通讯作者:
    张兰
线导鱼雷及其对抗仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    厦门大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘平香;董阳泽;许肖梅
  • 通讯作者:
    许肖梅
无限液体介质内管道轴对称纵向导波激发与传播特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    声学学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘胜兴;许肖梅;汤立国
  • 通讯作者:
    汤立国
Fractional Fourier domain hopped communication method based on chirp modulation for underwater acoustic channels
基于线性调频调制的水声信道分数阶傅里叶域跳变通信方法
  • DOI:
    10.21629/jsee.2017.03.05
  • 发表时间:
    2010-01
  • 期刊:
    Journal of Systems Engineering and Electronics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    涂星滨;许肖梅;邹哲光;杨亮亮;吴剑明
  • 通讯作者:
    吴剑明

其他文献

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风浪对中高频相干水声通信的影响研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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