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[发明专利]基于无线终端的跨介质通信网关设备-CN202310741433.1在审
发明人：商志刚;乔钢;连晋生;孙若凡;陈瑨;刘凇佐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2023-06-21 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： H04L12/66 文献下载
摘要：基于无线终端的跨介质通信网关设备，解决了中继网关在应用中成本高、装配难度大的问题，属于通信技术领域。本发明包括网关舱和浮体材料；浮体材料设置在网关舱外部；网关舱包括主控模块、内置通信模块、外置通信模块、舱体、电池舱、水下收发换能器和固定结构；外置通信模块在舱体的顶端，主控模块和内置通信模块设置在舱体内部，电池舱设置在舱体的下方，固定结构设置在电池舱的下方，水下收发换能器设置在固定结构中；电池舱为主控模块、水上通信模块和水下收发换能器提供所需电源；主控模块包括无线终端处理器，无线终端处理器用于控制水上通信模块和水下收发换能器收发信息，用于实现对网关的应用程序烧录、复制及备份重要数据。
基于无线终端介质通信网关设备

[发明专利]双向全双工空水跨介质无中继通信方法-CN202310773927.8在审
发明人：商志刚;苗柏露;乔钢;刘凇佐;青昕 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2023-06-28 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： H04B13/02 文献下载
摘要：一种双向全双工空水跨介质无中继通信方法，属于空水跨介质通信技术领域。本发明为解决现有空水跨域通信需要借助中继浮标实现，时效性差并且通信效率低的问题。包括：在通信上行链路中，将上行调制音频信号放大后经发送换能器转换为并释放到水声信道中，在水面产生与上行声波信号频率一致的微波振动；采用毫米波雷达向水面发射调频连续波射频信号，并接收回波信号进行处理得到上行调制音频信号传递的信息；在通信下行链路中，将下行通信信号编码后得到下行编码信号，采用激光器向水面发射携带有下行编码信号的激光束，接收换能器接收信号后再进行解码，得到下行通信信号的解码信号。本发明用于双向全双工空水跨介质通信。
双向双工空水跨介质中继通信方法

[发明专利]一种仿海豚哨声水声通信方法-CN202111644773.X有效
发明人： 刘凇佐;马天龙;乔钢;浦王轶 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-12-30 - 公布日： 2023-08-15 - 主分类号： H04B11/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种仿海豚哨声水声通信方法，本发明首先提取海豚哨声信号样本的时频谱轮廓曲线，然后将信息调制生成的基带信号以一定比例与海豚哨声信号时频谱轮廓曲线相加获得合成哨声时频谱，再生成合成哨声作为仿生通信信号。接收端提取接收到的合成哨声与本地生成的存在固定频差的海豚哨声相干相乘，经过低通滤波获得频移键控信号进行信息解调，实现仿生通信。本发明原理简单，仿生效果好，可靠性高，通过模仿海豚哨声信号以保证通信信号的隐蔽性。
一种海豚哨声通信方法

[发明专利]一种水声信号谱峰检测方法-CN202111411551.3有效
发明人： 刘凇佐;方涛;王虔;青昕;乔钢 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-11-25 - 公布日： 2023-07-21 - 主分类号： G01H11/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种水声信号谱峰检测方法，对包含谱峰的信号波形消除极性得到B(n)，求增益系数c(n)，c(n)与B(n)相乘得到输出信号C(n)，对C(n)中值滤波平滑得到D(n)，利用高斯窗对D(n)拟合得到E(n)，对E(n)提取极大值点以及对应的极大值。本发明通过绝对值去极性、双滑动窗谱峰增强、滑动平均滤波、高斯拟合等步骤能对信号波形中存在的谱峰进行检测，有效减少水声信道对原始谱峰的影响，实现谱峰特征的增强。
一种信号检测方法

[发明专利]基于正交匹配追踪的多基地声呐系统直达波干扰抑制方法-CN201910037356.5有效
发明人：聂东虎;乔钢;刘凇佐;周锋;孙宗鑫;梁佳;安思宇;庞桐桐;马永铮;胡元明 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-01-15 - 公布日： 2023-01-03 - 主分类号： G01S7/537 文献下载
摘要：本发明属于多基地声纳探测系统直达波抑制领域，具体涉及一种基于正交匹配追踪的多基地声呐系统直达波干扰抑制方法。针对干扰导向方向大致范围已知，但不能准确确定情况下的直到波干扰抑制问题，本发明提出了一种基于正交匹配追踪的直达波干扰抑制方法，通过在干扰范围内重构干扰信号，然后从原始信号中减除重构的干扰信号，实现直达波干扰抑制的目的。本发明的有优点在于：一方面避免传统零点抑制波束形成方法对零点方位敏感的缺陷，对干扰方向的波动表现出很好的宽容性，提高了阵列输出新干燥比及抗导向矢量角度失配的能力；另一方面，剪除干扰后所得的信号仍是多通道信号，有利于后续的目标检测、方位估计和定位等处理。
基于正交匹配追踪基地声呐系统直达干扰抑制方法

[发明专利]一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法-CN201910915132.X有效
发明人：聂东虎;庞桐桐;乔钢;周锋;刘凇佐;孙宗鑫 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-09-26 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G01S15/88 文献下载
摘要：本发明提供的是一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法。步骤一，初始化最大长度和宽度，建立坐标系；步骤二，计算阵元间距；步骤三，令阵列横向孔径等于最大宽度；步骤四,预估阵元数；步骤五：计算单条弧阵的半径和阵列两端之间圆心夹角；步骤六，计算阵列的轴向孔径，如果周向孔径大于最大长度，则阵元数减一，并转到步骤五；步骤七，计算阵元坐标。本发明基于水下机器人可供安装的最大宽度和最大长度，得到一种镜像对称弧阵，适合无人水下机器人搭载。
一种水听器镜像对称弧型阵及其布置方法

[发明专利]一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法-CN202011481259.4有效
发明人： 刘凇佐;刘亚男;乔钢;颜宏璐;青昕 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-12-15 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： H04B13/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种水声通信唤醒信号低功耗实时分段检测方法，步骤1：唤醒信号设计与发送；步骤2：并行n通道自适应Notch滤波器设计；步骤3：分段接收信号并输出各通道包络比重值；步骤4：更新检测矩阵；步骤5：基于特定检测矩阵的频点能量判决；步骤6：唤醒上电。本发明发射端唤醒信号易于系统实现，使用与唤醒信号频率对应的自适应Notch滤波器实时分段处理，减少单次计算复杂度，提高运行速度；接收端根据唤醒信号特征设计特定的检测矩阵，将滤波器各通道输出的包络比重值作为矩阵元素，将对单个频率信号的能量判决转化成唤醒信号整体存在概率的问题，降低了对单个频率信号的检测标准，提高了抗干扰和抗水声信道频率选择性衰落的能力，提高检测概率。
一种通信唤醒信号功耗实时分段检测方法

[发明专利]一种非合作水声OFDM子载波调制方式识别方法-CN201911396032.7有效
发明人： 刘凇佐;乔钢 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-12-30 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： H04L27/00 文献下载
摘要：本发明在水声衰落信道下提供了一种基于分块期望最大化的非合作水声OFDM通信子载波映射识别方法，该方法首先根据OFDM的结构特点对观测数据分块，然后在每个分块下分别利用聚类算法得到衰落信道的初始状态信息，然后分别在每一种候选子载波调制方式下应用期望最大化算法迭代的对信道状态信息进行更新，完成信道状态信息的估计，最后通过类混合似然比检验完成子载波调制方式的识别。本发明在非合作OFDM子载波识别上提供了一种新的思路，联合水声OFDM调制结构上的特点，对接收到的信号分块作为期望最大化算法的观测样本，有效提高了衰落信道的估计精度，进而提升了识别的可靠性。仿真和外场实验验证了该算法的有效性。
一种合作 ofdm 载波调制方式识别方法

[发明专利]一种齿鲸回声定位单脉冲信号提取方法-CN202210066053.8在审
发明人： 刘凇佐;赵翌博;青昕;浦王轶;王蕴聪;乔钢 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2022-01-20 - 公布日： 2022-05-13 - 主分类号： G01S7/52 文献下载
摘要：本发明公开了一种齿鲸回声定位单脉冲信号提取方法，包括对齿鲸回声定位脉冲串预处理；使用相关法检测实测信号，选定回声定位单脉冲信号作为参考信号，得到脉冲串信号与参考信号的互相关函数。计算互相关函数局部相关峰；多次迭代得到局部相关峰幅值方差满足阈值条件的局部相关峰；通过设置阈值对局部相关峰进行消除重复点、滤除野点，并滤除无信号段产生的判定为相关幅度低的点；利用局部相关峰位置在时域中的对应，对信号进行时域截取，同一脉冲串中单脉冲信号持续时间取为d，选择长为d的时间窗将回声定位单脉冲信号从脉冲串中进行提取。本发明具有运算量小、检测结果准确的优势，能够精确提取时域中回声定位脉冲串中的单脉冲信号位置。
一种齿鲸回声定位脉冲信号提取方法

[发明专利]一种全双工水声通信期待信道与自干扰信道联合估计方法-CN201911393754.7有效
发明人： 刘凇佐;乔钢;周佳琼 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-12-30 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： H04L25/02 文献下载
摘要：本发明提供一种全双工水声通信期待信道与自干扰信道联合估计方法，为了克服在全双工水声通信系统中由于接收信号中的期待信号对估计自干扰信道(需要估计的信道)的影响，联合期待信号与自干扰信号利用递归最小二乘自适应地估计自干扰信道和期待信道，提高了在估计自干扰信道时的信噪比，进而提高自干扰信道估计精度，使得水声同时同频全双工通信中数字抵消效果得到改善。本发明提出的全双工水声通信中期望信道与自干扰信道联合估计方法使全双工水声通信性能得到提高。
一种双工通信期待信道干扰联合估计方法

[发明专利]一种非合作水声信号时频信息获取方法-CN202111235038.3在审
发明人：方涛;刘凇佐;乔钢;章佳荣;刘亚男 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2021-10-22 - 公布日： 2022-02-11 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种非合作水声信号时频信息获取方法，对采集到的水声FSK信号进行分段并对分段信号加窗，将加窗后的所有分段信号写成矩阵形式作为观测向量；划分傅里叶变换矩阵的频率集，建立傅里叶变换矩阵作为观测矩阵；将观测矩阵与估计的时频信息乘积后的矩阵以观测向量的维度进行截断，通过与观测向量反演拟合结合约束惩罚项建立最优化问题，对建立的最优化问题对时频信息求解。本发明无需与原始调制信号实现准确的采样点同步即可实现时频图的优化，适合在非合作的情况下使用，即使划分的频率集不包含载波频率，通过反演拟合与稀疏约束依然能够有效提高时频图的频率分辨率，使时频图的能量更加集中。
一种合作信号信息获取方法

[发明专利]一种猝发式水声通信方法-CN201810511735.9有效
发明人： 刘凇佐;乔钢;赵云江;刘磊 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-05-25 - 公布日： 2021-09-28 - 主分类号： H04L1/00 文献下载
摘要：本发明提供的是一种猝发式水声通信方法。将二进制待传输信息进行分割，根据发射换能器最佳发射频率范围计算频率差的最小量化间隔，将分割后的二进制信息分别用于计算基准低频段信号与时延及频率差负载信号间的频率差与时间差，将时延差与频率差调制在基准低频段信号与时延及频率差负载信号间，完成基于时频联合的猝发式水声通信调制。在接收端同步完成后，利用基准低频段信号本地参考信号对每个码片再次进行同步，并完成信号截取，对截取的每个码片中所携带的时延差及频率差进行估计，并基于调制时的最小量化间隔，对差值进行解调，得到调制信息。本发明简单易行，可靠性高，又能根据帧信号特殊结构抵抗水下多途及干扰。
一种猝发式水声通信方法

[发明专利]一种移动跳频水声通信多普勒因子估计方法-CN201910365873.5有效
发明人： 刘凇佐;乔钢;赵云江;马璐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2019-05-05 - 公布日： 2021-09-28 - 主分类号： H04L27/00 文献下载
摘要：本发明属于水声通信技术领域，公开了一种移动跳频水声通信多普勒因子估计方法，在接收端进行通信信号同步，截取码片；对截取的码片进行多普勒频偏因子测量得到多普勒频偏因子估计结果；预选小波基函数作为去噪用小波基函数；分解多普勒频偏因子估计结果得到近似系数和细节系数；计算阈值门限；对细节系数进行软阈值去噪；对多普勒频偏因子进行重构；将多普勒频偏因子优化结果分组，取每组的中值代表该组；对下一组多普勒频偏因子中值大小进行预测；进行下一组码片的选取，重复步骤对下一组多普勒频偏因子中值大小进行预测。本发明选取最优去噪小波基函数，消除因同步不精准、选片不准确造成的估计误差，得到更精准的多普勒频偏因子估计结果。
一种移动跳频水声通信多普勒因子估计方法

[发明专利]一种基于频点存在概率的水下通信节点唤醒信号检测方法-CN202011096358.0有效
发明人： 刘凇佐;颜宏璐;乔钢;刘亚男;马璐 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2020-10-14 - 公布日： 2021-07-06 - 主分类号： H04B13/02 文献下载
摘要：本发明提供一种基于频点存在概率的水下通信节点唤醒信号检测方法，包括步骤一：发射机发射唤醒信号s(t)；步骤二：接收机接收持续时间为N×T的信号，每次处理信号时长为T；步骤三：设定码片置信度pn,n＝1,2,…,N，比较qn和pn的大小；检测到qn＜pn，判断不是唤醒信号，接收机舍弃接收信号的第一段，向后补充，重新开始检测；当qn≥pn时，接收机重复步骤二，按照频率顺序检测下一个频点的存在概率，直到满足所有的qn≥pn，进入步骤四；步骤四：设定总置信度Q。本发明通过设计持续时间相同的多频唤醒信号，结合分段傅里叶变换对接收信号进行谱分析，计算特定频点的存在概率对信号进行判断，解决现有唤醒检测方法抗干扰能力差，漏检率高，虚警概率高等问题。
一种基于存在概率水下通信节点唤醒信号检测方法

[发明专利]一种基于离散余弦变换的伪装隐蔽水声通信方法-CN201811043014.6有效
发明人： 刘凇佐;乔钢;马天龙;王梦佳;郑乃华;刘萌 -专利权人：哈尔滨工程大学
申请日： 2018-09-05 - 公布日： 2021-05-14 - 主分类号： H04B11/00 文献下载
摘要：本发明属于水声通信技术领域，具体涉及一种基于离散余弦变换的伪装隐蔽水声通信方法。包括将载波信号划分为同步信号、保护信号和若干符号信号；选择合适的频点，将信息经扩频后调制到符号信号离散余弦变换域的频点上，将保护信号离散余弦变换的对应频点置零；将同步信号、处理后的保护信号与调制后的符号信号在时域上组合，形成一帧发射信号；接收端同步后，提取出符号信号；对符号信号进行离散傅里叶变换，提取相关频点的函数值，进行门限判决，再进行解扩后，获得解调信息。本发明的载波信号选取多样，通信方法简单易行，可靠性高，通信信号与原始载波信号相似度较高，能够满足伪装隐蔽水声通信的需要，应用前景广阔。
一种基于离散余弦变换伪装隐蔽通信方法

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