项目名称: 有理小波理论在多途信号解析与水声网络设计中的应用研究

项目编号: No.61501380

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 余丽敏

作者单位: 西交利物浦大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 多途效应与多途信号的解析是困扰宽带水声系统设计的难题,目前还没有非常好的解决方案。新型小波理论利用多普勒效应与多途信号时间尺度的内在关系,计算出精准的时延和缩放因子,就可以将信号精细分离在不同子空间,解析出多途信号,将有望解决这一难题。基于有理小波滤波器组的接收机节点,可以方便地拓展为传感器阵列和水声组网,单节点解析出的多途信号将可以在整个网络的范围内进行融合与优化,有望提升整个水声网络的性能。本项目采用复数有理小波理论和快速小波滤波器组的设计方法,结合理论论证、计算机仿真和水声实验,期望实现多途信号的有效解析。项目还将结合新型统计推理和检测阈值算法,验证基于有理小波的简单水声网络的目标检测和定位功能。随着水声网络技术的发展,分布式信号与准确解析的多途信号相结合,提供声源的多维信息,能最终实现区域内多个目标的准确定位与监控。项目的理论与设计在声纳应用和跨学科应用的前景将十分广泛。

中文关键词: 水声重点项目群;水声通信;水声通信网络;多途分析;多普勒分析

英文摘要: Multipath effect or multipath resolving is a difficult subject in the field of broadband underwater acoustic system design, and there has not been an ultimate solution for this issue. Novel wavelet theory which utilizes the intrinsic relation between Doppler effect and multipath signal scaling is expected to provide a neat solution. The key is to decompose the signal into the subspaces with high resolution, separate the multipath signals using rational orthogonal wavelet (ROW) filterbank (FB), and combine the signals from different subspaces with a fusion algorithm. The single-node ROW-FB based receiver could be expanded to an underwater acoustic network. The multi-dimentional multipath signals are expected to be optimized in the context of the whole network. Theoretical derivation, computer simulation, underwater acoustic experiments carried out in a water tank and on-site experiments are the approaches adopted to ensure effective multipath resolving and fusion performance. The project also explores novel statistical inference and parameter estimation theories, and utilizes distributed signal detection technology, statistical analysis and thresholding algorithms to achieve accurate localization, identification and tracking of multiple targets in real-time. With the development of underwater acoustic network technology, distributed signal processing combined with precise resolving of multipath provides multi-dimensional information of the acoustic sources. Ultimately it facilities multi-target surveillance in a region. The theory and design behind the project may be applied to broader multi-disciplinary areas, i.e., those involve Doppler effect and time scale analysis that requires high resolution.

英文关键词: Key project group of underwater acoustic;Underwater acoustic communications;Underwater acoustic communication network;Multipath analysis;Doppler analysis

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