摘要:

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摘要:复杂海洋环境导致水声信道呈现随机时-空-频变特性，特别是浅海信道受界面、人为干扰的严重影响，对水声通信造成极大困难。近年来人工智能领域机器学习等技术飞速发展，为提高复杂环境下水声通信可靠性提供了新思路。但是，由于水声信道复杂多变、缺乏普适模型，从机器学习角度而言水声通信数据样本严重不足，传统单次、短时水声通信实验采集的数据无法充分表征水声信道空间、时间特性。通过长期部署水声通信及信号采集设备，可望在一定程度上丰富通信数据，为典型海域下人工智能水声通信研究提供数据支持。 设计并实现了一种浅海水声通信浮标，搭载水声通信系统可实现长时浅海水声通信数据采集、性能评估，同时依托北斗系统具备远程状态显示、功能控制功能。厦门港海域实验表明，依托浮标采集的长时水声通信数据可开展水声通信性能评估、信道特性与通信性能关联度分析，为下一步工作打下了良好的基础。

摘要:目前海洋应急通信主要关注海面部分，较少涉及水下部分，不能满足水下应急需求。为此，对水下应急通信进行探讨。首先，分析了可能的多种应用场景，讨论了基本的需求和性能指标。其次，从网络拓扑、工作机制和节点类型几方面探讨了系统的体系结构。然后，对关键技术进行了阐述，包括：节点多模通信及功能一体化、网络快速机动部署、网络模式快速切换、水上水下联合一体化等。最后，介绍了智能化可以采用的机器学习和元学习方法，探讨了水下应急通信智能化的思路。

摘要:随着陆地资源的枯竭，人类逐渐把目光转向了蓝色海洋。水声通信网络(Underwater Acoustic Communication Network，UACN)能够有效实现水下信息交互，是认识、开发、利用海洋的重要工具，并在推动“智慧海洋”建设中发挥着重要作用。但是，水下节点的发射功率、转发中继、通信信道等通信资源严重受限，这将无法满足 UACN 长期且有效作业的需求。资源分配技术能够在不提升网络硬件成本的情况下有效改善网络能量效率、抗干扰性等相关性能，在水下信息交互需求激增的背景下具有极高的研究意义与应用价值。因此，如何对有限的网络资源进行合理分配已成为 UACN 领域的研究热点之一。首先对 UACN 系统进行了简要介绍，然后研究分析了 UACN 资源分配技术及意义，并重点指出了其资源分配的发展现状、趋势和面临的挑战。

摘要:针对水声通信过程中拷贝相关同步检测在不同信道环境下相关峰值差距较大，通过单一固定门限同步检测导致信号误检率、漏检率高的问题，设计了一种信号同步检测帧结构，在传统拷贝相关同步检测信号前加入三单音信号，结合形态学滤波技术，提出了一种新的水声通信信号同步检测方法，实现了不同信道环境和通信距离下单一固定门限检测值的水声通信信号同步检测，降低了信号同步检测的误检和漏检概率。 实际海试结果表明：在 5 km，7 km，10 km 不同通信距离和信道环境下该方法均可实现信号同步检测，信号的误检概率和漏检概率均为 0。

摘要:面向海洋立体信息感知中长期环境监测、目标探测、区域预警、跨介质信息中继等领域对极浅海域空海信息链路的需求，考虑极浅海域信道恶劣、潮流复杂、环境噪声严重等困难，采用直接序列扩频结合差分二进制相移键控(DS-DBPSK)的水声调制解调技术，以波浪滑翔器为平台进行水声通信、无线系统设计与整合，构建面向极浅海域水下信息支持的波浪滑翔机跨介质通信链路，并在平均深度 12 m 的厦门港海域开展极浅海域跨介质通信实验，验证了所设计技术方案及系统的有效性。

摘要:水下无线光通信(UOWC)具有高带宽、低时延和抗电磁干扰等优势，成为水下数据传输的重要手段之一。简述了 UOWC 的发展史，总结了基于高性能光电器件和数字信号处理(DSP)2 种方案的高速率长距离和高可靠性 UOWC 系统的研究现状。DSP 中的调制技术能够实现通信速率和传输距离的折衷；信道均衡技术能够消除码间干扰，增大调制带宽；信道编码技术能够纠正接收信号中的错误；分集复用技术则能够分别提高系统可靠性和通信速率。除了研究高性能的光电器件以外，引入 DSP 技术能够从软件层面进一步提高系统性能。

摘要:水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication，UWOC)是水下物联网感知层的新兴技术之一。在感知层中，UWOC 技术常被用于支持数据的纵向上行传输。针对几何光学理论无法准确描述 UWOC 链路衰减的问题，研究了基于 MIE 散射理论的纵向 UWOC 信道模型；提出了分层的纵向海水介质模型，在此基础上设计了一种利用蒙特卡洛仿真方法对 UWOC 纵向链路进行评估的方案。该方案考虑了收发装置空间位置的非对齐以及出现位置失配的情况，通过该方案可求得 UWOC 链路冲激响应的数值结果，研究成果对于 UWOC 设计具有重要意义。

摘要:水下光通信(Underwater Optical Wireless Communication，UOWC)是一种新型的水下通信技术， 具有保密性好、可靠性高等优点，对于构建全光立体通信网络以及 6G 空天海地一体化全方位通信有重要的意义。分析了水下光通信相较于其他传统水下通信方式的优点，对水下光通信发展历程与进展进行了综述，对比了水下光通信 2 种主流光源：激光光源和 LED 光源。针对现阶段水下光通信面临的难题，提出了一种完善的水下光通信系统框图，并研制出相应的硬件系统，完成了水下通信调试。水下光通信是一种切实可行的新型通信方式，兼具灵活、保密、高速率等特点，在未来的 6G 时代中将会得到进一步的发展和应用。

摘要:随着海洋军事与战略的发展，传统声学难以完成空水跨介质通信需求。磁感应通信技术由于在空水介质中磁导率一致，且具有信道稳定、速度快、体积灵活、成本低的优势，可以作为空水跨介质的技术补充。以磁偶极子为基础，对空水跨介质感应磁场传播模型进行了研究，证明磁场在空水界面的传播连续性， 之后基于 USRP 设计通信收发电路并实现一套磁感应通信系统。该系统在收发线圈半径 10 cm，发射功率 1 mW 情况下，实现空水(湖水)跨介质 20 m，通信速率 10 kbps 的无误码文本传输，证实了磁感应通信在空水跨介质场景下的可行性，对后续的相关研究具有一定的指导意义。

摘要:水下目标识别是水下无人探测的一项核心技术，在军事和民用领域都有重要的应用。根据当前的水下目标识别研究进展，全面阐述基于声呐图像的水下目标识别原理和方法，对总结研究现状、发现存在的问题以及挖掘潜在的研究方向具有积极意义。针对基于声呐图像的水下目标识别问题，论述了图像去噪、 图像分割以及水下目标识别等方面的主要进展，阐述了基于深度学习实现声呐图像目标识别的最新技术发展现状。通过对水下目标处理过程的讨论和分析，指出基于声呐图像的水下目标识别算法中亟需解决的关键科学问题及可能的解决思路，并对该领域的未来发展方向做了进一步的展望。

摘要:由于适合水下目标辐射噪声测量的理想水域较少，因此测量试验大多在浅水有界水域开展，测量结果难免会受到试验现场界面反射波影响，导致测量的宽带声压级及各频率声压谱级产生偏差。利用虚源法对浅水有界水域下的声场模型进行了数值仿真，重点分析了导致传播损失异常的各项因素，然后基于脉冲声技术提出了一种水下目标浅水有界水域辐射噪声测量结果的修正方法，并进行了外场辐射噪声测量和传播损失异常值标定验证试验，最后对试验数据的测量结果进行了修正。

摘要:无人潜航器(UUV)因其较强的灵活性、隐蔽性、高适应性等特点，在军事、科技、经济等方面有广阔的应用前景。UUV 执行的任务越来越复杂，需要更大的自主作业能力，其续航能力是决定其性能的关键技术之一，而 UUV 的动力能源是决定 UUV 续航力的关键因素。介绍了国外 UUV 能源技术发展现状、 UUV 能源技术的优缺点以及最新技术进展，探讨了 UUV 能源技术的发展趋势。

摘要:根据机动控位水雷编队后的队形控制问题，结合水雷隐蔽、高效、可靠通信的应用场景，为尽可能减少水声通信数据交互信息，提出了一种基于领航者位置信息的领航-跟随者控制方法。针对不同跟随态势，设计了基于模糊 PID 的领航者跟随者速度控制器，并进行了仿真实验验证。仿真结果证明了这种机动控位水雷控制方法的快速和稳定。

摘要:为了准确地对水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)的集群作战能力进行效能评估，建立效能评估指标体系并将作战仿真结果作为效能评估的数据来源，获得评估结果。通过对特定想定场景下的 UUV 集群作战仿真进行实例化，对作战效能评估与作战仿真流程进行了介绍，得到了符合理论预期的 UUV 集群作战的效能评估结果，证明了方法的有效性，为多装备参与下的体系作战效能评估奠定了基础。

摘要:声呐图像分割是图像分割技术发展中的组成部分，是水下目标识别与检测的重要一环。传统方法中基于有监督分割方法的算法往往代价较大，表现出试验周期长、实时性较差、运行速率较慢等不足。并且由于声呐图像的成像质量差、分辨率不高、边缘条件不清晰、人工标注工作量大等客观因素，不易建立用于有监督模型训练的大规模数据集，使得传统分割方法越来越不适应当前实际应用的多方面要求。将基于无监督学习卷积神经网络引入到声呐图像分割任务中，分割模型通过对单帧声呐图像进行训练和测试，最后经过推理得到将阴影区和目标高亮区分割后的声呐图像，得到分割出来的水下目标。通过对实验的分割结果进行各项指标分析，证明此方法有着更好的运行效率和分割精度，并且实时性较高，综合性能优于传统方法。