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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 多媒體水聲通信系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品是水下通信系統(tǒng)，其功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文字、語音等多媒體信息的實(shí)時(shí)水聲通信。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品以PC機(jī)為平臺(tái)，利用VC++開發(fā)環(huán)境，采用Pattern時(shí)延差編碼通信體制、OFDM通信體制及差分解碼方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文字、語音等多媒體信息的實(shí)時(shí)水聲通信。對(duì)于要求低誤碼率的數(shù)據(jù)文字水聲通信系統(tǒng)，采用PTDS通信體制；對(duì)于要求高傳輸速率的語音、圖像等水聲通信系統(tǒng)，采用OFDM通信體制。本作品技術(shù)先進(jìn)，具有良好的應(yīng)用前景和市場價(jià)值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)目的：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)文字、語音及圖像的實(shí)時(shí)水聲通信。 基本思路：本作品以PC機(jī)為平臺(tái)，利用VC++開發(fā)環(huán)境，水聲通信體制采用Pattern時(shí)延差編碼通信體制和OFDM通信體制。針對(duì)不同的通信要求，選擇合適的通信體制，對(duì)要求低誤碼率的數(shù)據(jù)文字通信，采用Pattern時(shí)延差編碼（PTDS）通信體制；對(duì)要求高傳輸速率的語音、圖像通信，采用OFDM通信體制。 創(chuàng)新點(diǎn)：數(shù)據(jù)文字通信方面，Pattern時(shí)延差編碼通信體制抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，在解碼時(shí)采用Pattern時(shí)延差編碼差分解碼技術(shù)，可靠性得到大大的提高；語音圖像通信方面，OFDM通信體制可以保證語音圖像的高速傳輸；本作品可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水聲通信。 技術(shù)關(guān)鍵：1.Pattern時(shí)延差編碼及差分解碼技術(shù)；2.OFDM編碼以及差分解碼技術(shù)；3.語音壓縮技術(shù)；4.圖像壓縮技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)：1.在3kHz帶寬下，PTDS通信速率200bps，誤碼率0.00001；2.在3kHz帶寬下，OFDM通信速率3kbps，誤碼率0.001至0.0001；3.實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語音傳輸。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)先進(jìn)性：1.Pattern時(shí)延差編碼解碼采用差分解碼技術(shù)，利用相鄰碼元的時(shí)延差解碼，不需要多普勒補(bǔ)償，具有更好的抗多普勒性能。2.OFDM解碼采用差分解碼技術(shù)，利用相鄰碼元的相位關(guān)系解碼，具有更好的抗信道時(shí)變性的性能。3.實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量低速率的實(shí)時(shí)數(shù)字語音編解碼。4.利用雙α濾波器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水聲通信的同步檢測。 參考文獻(xiàn)： [1]惠俊英，劉麗，劉宏，馮海泓．Pattern-時(shí)延差編碼通信研究．聲學(xué)學(xué)報(bào)，1999，(24)6：561-573 [2]殷敬偉，惠俊英，郭龍翔．點(diǎn)對(duì)點(diǎn)移動(dòng)水聲通信技術(shù)研究．物理學(xué)報(bào)，2008，(57)3：1753-1758 [3]殷敬偉．多途信道中Pattern時(shí)延差編碼水聲通信研究．博士論文，哈爾濱工程大學(xué)，2007 [4]徐小卡．基于OFDM的淺海高速水聲通信關(guān)鍵技術(shù)研究．博士論文，哈爾濱工程大學(xué)，2009
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 作品于2009年5月在本校舉行的第十五屆“五四杯”科技競賽中獲得一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股，利益分享。
作品可展示的形式
- 1.實(shí)物、產(chǎn)品；2.現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：本作品分為數(shù)據(jù)文字、語音、圖像通信系統(tǒng)。根據(jù)不同的傳輸內(nèi)容，選擇相應(yīng)的發(fā)送和接收軟件。按下發(fā)送按鈕后，進(jìn)行內(nèi)容的編碼和信號(hào)發(fā)射，接收端實(shí)時(shí)檢測信號(hào)到來，將信號(hào)解碼還原為發(fā)送內(nèi)容。 本作品的技術(shù)特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)水下的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，具有類似于QQ聊天一樣的數(shù)據(jù)文字、語音和圖像傳輸功能。 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：較之水下有線通信，可以實(shí)現(xiàn)水下的遠(yuǎn)距離無線通信，具有更好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 使用范圍：水聲通信領(lǐng)域中的多媒體通信。 推廣前景和市場分析：21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，人類對(duì)海洋的開發(fā)和關(guān)注會(huì)達(dá)到前所未有的高度，圍繞海洋的各種技術(shù)也會(huì)層出不窮，而水聲通信作為水下唯一的通信手段，必將成為各國研究的重點(diǎn)，也必將得到快速的發(fā)展。本作品期望實(shí)現(xiàn)水下多媒體的通信，為人類探索海洋、認(rèn)識(shí)海洋到最終開發(fā)海洋資源做出貢獻(xiàn)。從經(jīng)濟(jì)角度看，無線水聲通信比水下電纜等有線通信要便宜的多，較之同類水聲通信系統(tǒng)，本作品有更好的可靠性和實(shí)時(shí)性。綜上所述，本作品具有良好的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 1.多載波水聲通信的研究現(xiàn)狀 OFDM技術(shù)與傳統(tǒng)的調(diào)制方式相比最大的優(yōu)勢(shì)在于在頻帶利用效率上有極大的提高。目前水下語音通信、圖像通信等都需要有較高的頻帶利用率，而傳統(tǒng)的FSK與PSK通信系統(tǒng)顯然難以實(shí)現(xiàn)。國外研究比較具有代表性的是：K.Miyoshi設(shè)計(jì)的基于DSP的OFDM系統(tǒng)與CDMA技術(shù)相結(jié)合，仿真中可以實(shí)現(xiàn)5km距離上450bps傳輸速率，加入糾錯(cuò)碼可以達(dá)到0.00001的誤碼率；Frassati, F等為了驗(yàn)證淺海水聲通信中OFDM和DSSS的性能，2004年10月在地中海（海深大約80m-100m）進(jìn)行了海試，結(jié)果顯示在6km的通信距離時(shí)，OFDM仍然能夠很好的工作，而DSSS則無法進(jìn)行正常通信。國內(nèi)的多個(gè)研究機(jī)構(gòu)也展開了OFDM在水聲通信中的應(yīng)用研究，取得了一系列的成果。本校較早進(jìn)行了水聲OFDM技術(shù)的研究，所設(shè)計(jì)的OFDM系統(tǒng)采用QDPSK調(diào)制，在7.2km距離內(nèi)達(dá)到8.3kbps的傳輸速率，誤碼率為0.0019，并進(jìn)行了湖上試驗(yàn)驗(yàn)證；西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院的李斌、顧中國等人設(shè)計(jì)的OFDM系統(tǒng)，采用10kHz帶寬，可以在1km距離上實(shí)現(xiàn)10kbps的傳輸率，海試中系統(tǒng)誤碼率達(dá)到0.05；黃建國、孫靜等人設(shè)計(jì)的OFDM系統(tǒng)，在5km距離內(nèi)達(dá)到9kbps，在1kbps速度下能達(dá)到15km距離，誤碼率在0.0001左右；中科院聲學(xué)所蔡惠智等設(shè)計(jì)的OFDM系統(tǒng)采用了16QAM調(diào)制方式，在6.6km距離內(nèi)達(dá)到了20kbps的傳輸率。 2.Pattern時(shí)延差編碼（PTDS）水聲通信研究現(xiàn)狀 PTDS水聲通信體制將信息編碼技術(shù)和信道編碼技術(shù)融于信號(hào)碼元的設(shè)計(jì)中，使得每個(gè)攜帶信息的基本碼元均具有抗水聲多途干擾的能力，能可靠地傳輸信息，而且可以通過頻率分割實(shí)現(xiàn)多通道工作，成倍地提高通信速率。國內(nèi)主要展開了PTDS通信體制的研究，將時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡、M元擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（PRFT）等技術(shù)應(yīng)用到PTDS通信系統(tǒng)中，提高了PTDS通信系統(tǒng)的通信速率和穩(wěn)健性，并在移動(dòng)水聲通信技術(shù)研究中取得了進(jìn)步。
