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一种低计算复杂度的水声通信多普勒因子估计方法

发布时间: 2023-08-17

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术服务
成果类型: 发明专利
行业领域:
新材料技术
成果介绍
一种低计算复杂度的多普勒因子估计方法,涉及水声通信。设计了一种传输数据包结构,即在待发送数据前插入LFM信号、保护间隔以及单频脉冲(CW)信号。本发明对多普勒因子估计分为两步,首先对CW信号使用FFT测频方法,将多普勒因子锁定在一个较小范围;再对LFM信号使用模糊函数方法来对多普勒因子进行精确估计。模糊函数方法中相关器的数量是由需要搜索的多普勒因子范围和多普勒因子的估计精度来确定,本发明中搜索范围为第一步确定的多普勒因子范围,因此搜索范围得到大幅缩小,仅需要少量的相关器。本发明利用CW信号和LFM信号的特点,在确保估计误差的绝对值小于等于估计精度的前提下,计算复杂度得到大幅减少,且容易实现。
成果亮点
一种低计算复杂度的水声通信多普勒因子估计方法,其特征在于,该方法是基于水声通信系统传输数据包结构而实现的,所述方法包含:步骤1)多普勒因子初范围估计;步骤2)多普勒因子精确估计;所述传输数据包结构由LFM信号、保护间隔、CW信号、保护间隔、待传输数据依次组成;所述步骤1)多普勒因子初范围估计是将多普勒因子锁定在一个小的范围内,具体该步骤包含:1)通过传输数据包结构确定CW信号起始位置,提取后续CW信号;2)利用传统FFT测频方法对CW信号进行频率检测,进行FFT变换后,搜索其中幅值最大所对应的点N1,计算对应频率fmax,假设发射时CW信号频率为fcw,可以得到多普勒因子Δ=fmax/fcw-1;由于栅栏效应,所得到频率fmax可能与接收时CW信号的频率f'cw有一定的偏差,所以多普勒因子Δ可能与真实多普勒因子有较大偏差
团队介绍
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”天津中科院先进科技成果技术转移转化专业科技服务团 (天津中科先进技术产业有限公司) 评价时间:2023-08-30

吴正斌

天津中科先进院

院长

综合评价

这种低计算复杂度的水声通信多普勒因子估计方法作为一项科技成果,具有多个优点和应用价值。以下是对其综合评价: 创新性: 该科技成果的创新性主要体现在实现了低计算复杂度的多普勒因子估计方法。在满足实时性和准确性要求的前提下,成功地降低了计算负担,这对于水声通信和相关领域的实际应用具有重要意义。 实用性: 该方法在降低计算复杂度的同时,保持了足够的估计准确性和稳定性,非常适用于水声通信等实时性要求较高的场景。它不仅是理论研究成果,还可以在实际系统中得到应用。 应用广泛: 该方法的应用范围广泛,不仅仅局限于水声通信,还包括水声定位、海洋环境监测、资源勘探等多个领域。其适用性使其在不同领域都具有重要的应用潜力。 计算效率提升: 利用低计算复杂度的特点,该方法显著提升了多普勒因子估计的计算效率,降低了硬件资源和能源消耗。这对于无人水下航行器等资源受限环境尤为有益。 技术普及: 通过降低计算复杂度,这一成果使得多普勒因子估计方法更易于实施和应用。这有助于促进水声通信技术在更广泛的领域中的普及和推广。 解决现实问题: 多普勒因子估计在水声通信中具有重要作用,而低计算复杂度的方法恰好解决了实际应用中的计算瓶颈问题,为水声通信等领域提供了实用的解决方案。 技术融合: 这项成果涉及信号处理、水声通信、算法优化等多个领域的交叉融合。这种跨学科的合作推动了技术的进步和创新。 未来发展潜力: 随着水声通信和相关领域的不断发展,这种低计算复杂度的多普勒因子估计方法有望在技术改进和应用拓展方面继续发挥重要作用。 综合来看,这种低计算复杂度的水声通信多普勒因子估计方法是一项有着创新性、实用性和广泛应用前景的科技成果。通过解决现实问题,提高计算效率和实现技术普及,它为水声通信和相关领域带来了积极影响。
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