水聲通信基本原理與應(yīng)用

前言

　　當今世界已經(jīng)進入了飛速發(fā)展的信息時代，通信是這一進程中發(fā)展最迅速、進步最快的行業(yè)。通信的應(yīng)用可以分為海、陸、空三個大的部分。現(xiàn)在，陸地和空中包括的兩個最積極、最活躍和發(fā)展最快的分支：Internet和移動通信網(wǎng)已日臻完善，而海洋中無線通信技術(shù)的發(fā)展卻剛剛嶄露頭角。隨著人類對海洋的探索、開發(fā)和利用程度不斷加深，無論是軍用還是民用領(lǐng)域，都對海洋環(huán)境下的信息交流有了巨大的需求?！　‰S著現(xiàn)代電子技術(shù)和信息科學的飛速發(fā)展，水聲通信技術(shù)取得了長足的進步。其作為一門綜合學科，數(shù)字信號處理、移動通信、軟件無線電技術(shù)上所取得的成果都可以借鑒，飛速發(fā)展的大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)也應(yīng)用到了水聲通信當中。由于海洋信道的復雜性，水聲通信技術(shù)成為當代最復雜的技術(shù)之一，水聲通信也成為當前研究的一個熱門領(lǐng)域?！　轫槕?yīng)這一發(fā)展形勢，針對當前有關(guān)這方面專著比較少的狀況，組織編寫了《水聲通信基本原理與應(yīng)用》一書?！　”緯饕榻B關(guān)于水聲通信的一些基本知識和基礎(chǔ)理論及應(yīng)用。全書分為6章，第1章介紹聲學的基本知識；第2章講述聲波在海洋中傳播的基本特性；第3章討論水聲信道的特性；第4、第5章分別介紹水聲通信的編碼及調(diào)制技術(shù)；第6章介紹水聲通信系統(tǒng)及其目前發(fā)展現(xiàn)狀。本書可以供有關(guān)從事水聲通信研究的高校師生及科研院所的工程技術(shù)人員參考?！　”緯谠矸治龅幕A(chǔ)上以指導實際應(yīng)用研究為目的，因此只將水聲通信領(lǐng)域多年來的研究成果進行了簡明扼要的介紹，有關(guān)更復雜的理論和技術(shù)討論，有興趣的讀者可參閱書后參考文獻或者其他更專業(yè)的書籍。

內(nèi)容概要

　　本書主要介紹關(guān)于水聲通信的一些基本知識和基礎(chǔ)理論及應(yīng)用。全書分為6章，前2章與后4章分別在聲學和通信兩方面各有側(cè)重。本書圍繞指導實際應(yīng)用研究開展原理分析，內(nèi)容簡明扼要，實用性強。本書可以供有關(guān)從事水聲通信研究的高校師生及科研院所的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 水聲學基礎(chǔ)1.1 聲學基本知識1.1.1 基本概念1.1.2 聲波的分類1.1.3 聲波的基本物理量1.1.4 理想流體中的聲波波動方程1.2 聲吶方程1.2.1 聲吶系統(tǒng)的工作原理及聲納方程概述1.2.2 聲吶方程的建立1.2.3 聲吶參數(shù)1.2.4 修正聲吶方程1.3 聲波的發(fā)射與接收1.3.1 聲波的發(fā)射1.3.2 聲波的接收參考文獻第2章 聲在海水中傳播的特性2.1 聲在海中傳播損失的概念2.1.1 擴展損耗2.1.2 吸收損耗2.2 海洋的基本聲學特性2.2.1 海洋中的聲速分布2.2.2 海洋表面的風浪2.2.3 海底底質(zhì)及其一般性質(zhì)2.2.4 海洋中的自然波——內(nèi)波2.3 海洋介質(zhì)中聲波的散射2.3.1 混響的形成及其分類2.3.2 體積混響級RLv2.3.3 海面混響級RLs2.3.4 海底混響的計算和海底混響級RLB2.4 水聲噪聲2.4.1 噪聲的基本概念和頻譜分析2.4.2 海洋自然噪聲2.4.3 船艦自噪聲參考文獻第3章 水聲信道特性3.1 信道基礎(chǔ)3.1.1 調(diào)制信道模型3.1.2 編碼信道模型3.2 水聲信道特點3.2.1 有限通信帶寬3.2.2 多途徑效應(yīng)3.2.3 海洋環(huán)境噪聲3.2.4 時變、空變、隨機性3.2.5 多普勒效應(yīng)3.3 水聲信道模型3.3.1 水聲信道的衰落特性3.3.2 水聲信道的幾種模型參考文獻第4章 水聲信道編碼技術(shù)4.1 信道編碼4.1.1 信道編碼定理及基本概念4.1.2 各種編碼技術(shù)簡介4.2 信源編碼4.2.1 無失真信源編碼（統(tǒng)計匹配編碼）4.2.2 相關(guān)信源編碼4.2.3 限失真信源編碼4.3 水聲信道的編碼技術(shù)參考文獻第5章 水聲信號的調(diào)制解調(diào)5.1 非相干通信5.1.1 FSK方式簡介5.1.2 適合水聲信道的FSK信號的設(shè)計5.2 相干通信5.2.1 水聲通信中的相干通信方式5.2.2 MC—PSK調(diào)制與解調(diào)技術(shù)5.3 頻分復用5.3.1 OFDM技術(shù)的特點5.3.2 正交頻分復用(OFDM)原理5.3.3 最佳工作頻率5.4 擴頻技術(shù)5.4.1 擴頻技術(shù)基礎(chǔ)知識5.4.2 水聲通信中常用的擴頻技術(shù)5.5 水聲信號接收技術(shù)5.5.1 均衡技術(shù)5.5.2 空間分集與智能天線技術(shù)5.5.3 時間反轉(zhuǎn)技術(shù)5.6 水聲通信仿真設(shè)計參考文獻第6章 水聲通信系統(tǒng)6.1 水聲通信技術(shù)的發(fā)展簡史6.2 國內(nèi)外水聲通信的發(fā)展現(xiàn)狀6.2.1 國內(nèi)水聲通信的現(xiàn)狀6.2.2 國外水聲通信的現(xiàn)狀6.3 水聲通信系統(tǒng)基本組成6.3.1 模擬水聲通信系統(tǒng)6.3.2 數(shù)字水聲通信系統(tǒng)6.3.3 數(shù)字水聲通信系統(tǒng)設(shè)計6.4.水聲通信網(wǎng)絡(luò)6.4.1 水聲通信網(wǎng)絡(luò)概述6.4.2 水下自組織網(wǎng)絡(luò)的研究6.4.3 自治水下機器人的發(fā)展6.4.4 水下聲學傳感器網(wǎng)絡(luò)6.4.5 水聲網(wǎng)絡(luò)設(shè)計參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　水聲學基礎(chǔ)　　1.1　聲學基本知識　　1.1.1　基本概念　　聲波是物體的振動狀態(tài)在介質(zhì)中傳播的一種物理現(xiàn)象。當聲源發(fā)生振動后，周圍的介質(zhì)質(zhì)點就隨之振動而產(chǎn)生位移，導致介質(zhì)空間產(chǎn)生介質(zhì)的疏密，就形成了聲波傳播。傳播振動的介質(zhì)可以是空氣，也可以是液體或固體。當振動經(jīng)空氣介質(zhì)傳入人耳，使人耳的鼓膜振動時，便有聲音的感覺，屬于可聽聲范圍?！　÷暡ǖ漠a(chǎn)生必須具有兩個條件：二是聲源，二是彈性介質(zhì)。發(fā)聲體的振動狀態(tài)激發(fā)起周圍介質(zhì)的擾動，該擾動由遠及近，形成聲波在介質(zhì)中的傳播，因此，必須借助于介質(zhì)本身的彈性和慣性，振動狀態(tài)才能得到傳播。聲波不能在真空中傳播，只能在彈性介質(zhì)中傳播。可以認為彈性介質(zhì)是由無數(shù)質(zhì)點和小彈簧組成的連續(xù)介質(zhì)，質(zhì)點代表介質(zhì)的慣性，小彈簧代表介質(zhì)的彈性。當介質(zhì)受擾動時，質(zhì)點離開平衡位置向前移動，壓縮小彈簧，且推動相鄰質(zhì)點向前。小彈簧在推動質(zhì)點向前的同時，有彈性反力作用于質(zhì)點，使它恢復到原來的平衡位置，當質(zhì)點回到平衡位置時，依賴質(zhì)點的慣性，使其反沖超過原來的平衡位置，又壓縮了另一側(cè)的彈簧及其相鄰質(zhì)點。另一側(cè)的彈簧也將產(chǎn)生彈性反力，使質(zhì)點又回到平衡位置，且繼續(xù)超過平衡位置向前沖。由于介質(zhì)的彈性和慣性，使得被擾動的質(zhì)點在其平衡位置附近來回振動。

編輯推薦

　　可以供有關(guān)從事水聲通信研究的高校師生及科研院所的工程技術(shù)人員參考。

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