水下通信定位识别一体化波形优化方法技术

本发明专利技术提供了一种水下通信定位识别一体化波形优化方法，面向水下网络态势感知与态势信息交互能力的提升需求，通过分析水声通信信号波形参数与水声定位测距精度、网内成员识别概率间的关系，提出水下通信定位识别一体化波形优化设计方法和准则，给出水声通信信号参数对定位、识别性能的约束关系，通过优化设计的方法实现水下一体化波形。本发明专利技术可有效扩展现有通信波形功能，达到了在实现数据传输的同时实现了距离——距离定位和网内成员识别功能的效果，为提升水下多节点网络化协同能力提供重要基础，为水下网络化信息系统的研制提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下网络信息系统应用

技术介绍
由于电磁波在水中传播时衰减严重，而声波是人类迄今为止已知的唯一能在水中远距离传播的能量形式，海洋中的探测、通信、定位、导航和识别主要是利用声波实现的。因此，对水下通信定位识别一体化波形优化的研究主要集中在对水声通信、定位、识别的研究之上。水声通信技术经历了从模拟通信阶段到数字通信的发展过程，主要分为采用非相干调制和相干调制两大类。非相干调制方式在抗强多途干扰、大信号起伏和低信噪比上具有明显的优势，但带宽利用率较低。相干调制方式的传输速率更高，但存在计算复杂度高的问题。水下目标定位的主要手段是依赖于几何原理的水声学定位方法。按照接收基阵的尺寸或应答器基阵的基线长度来分类，水声定位技术可分为长基线、短基线和超短基线三种。长基线和短基线系统多采用距离——距离系统，而超短基线系统多采用距离——方位系统。按照工作方式水声定位技术可分为同步式水声定位系统和异步式水声定位系统，分别采用球面(或双曲面)交汇的方法得到目标在信号发射时刻的相对或绝对坐标。网内成员识别是水下网络信息系统中需要解决的重要问题之一，主要分为协同识别和非协同识别两种。“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下通信定位识别一体化波形优化方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，根据系统指定的水下节点距离r，通过声传播损失曲线TL＝20lgr+α×r，其中，吸收系数在不大于30kHz的频率范围内任意选择一水声传输波形数据信号的中心频率f记作f0，执行步骤2；步骤2，根据得到的水声传输波形数据信号的中心频率f0，通过噪声级计算公式NL＝NL(f0)+10lg(Δf)和海洋环境噪声谱级曲线，在不大于30kHz的频率范围内任意选择一水声传输波形数据信号的带宽Δf记作Δf1，执行步骤3；步骤3，根据得到的水声传输波形数据信号的中心频率f0和带宽Δf1，以及系统指定的发射声源级SL、水下节点距离r和声纳指向...

【技术特征摘要】
1.一种水下通信定位识别一体化波形优化方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，根据系统指定的水下节点距离r，通过声传播损失曲线TL＝20lgr+α×r，其中，吸收系数在不大于30kHz的频率范围内任意选择一水声传输波形数据信号的中心频率f记作f0，执行步骤2；步骤2，根据得到的水声传输波形数据信号的中心频率f0，通过噪声级计算公式NL＝NL(f0)+10lg(Δf)和海洋环境噪声谱级曲线，在不大于30kHz的频率范围内任意选择一水声传输波形数据信号的带宽Δf记作Δf1，执行步骤3；步骤3，根据得到的水声传输波形数据信号的中心频率f0和带宽Δf1，以及系统指定的发射声源级SL、水下节点距离r和声纳指向性指数DI，通过被动声纳方程SL-TL-(NL-DI)＝DT计算得到传输波形数据信号检测阈DT，执行步骤4；步骤4，根据得到的水声传输波形数据信号检测阈DT，以及不同调制和编码方式的水声传输波形误码率曲线，任意选择一种水声传输波形数据信号调制方式和编码方式，若在接收信噪比等于检测阈时满足系统指定的误码率指标，执行步骤5；若在接收信噪比等于检测阈时无满足系统指定的误码率指标的调制和编码方式，返回步骤1，减小传输波形信号的中心频率f...

【专利技术属性】
技术研发人员：文明，徐媛媛，茅迪，张映霓，王瑜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61