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水声定位技术和水声通信技术在军事和海洋科学研究等很多领域中都有着广泛的应用。但由于这两种技术的研究对象不同,因而在实现的时候,相应的系统结构和设备也有比较大的差别,通常的系统不能同时实现这两种功能。在水声定位系统中加入水声通信功能,一方面可以在定位过程中实现数据通信,避免了使用两套独立的系统导致定位和通信之间的相互干扰;另一方面实现通信时又可以利用定位系统的多个阵元提高通信质量。另外,在一套硬件平台上同时应用这两种技术,将对节约开发成本,减少开发周期,降低功耗等方面产生积极的意义。引入了通信功能定位的系统不仅仅是一个定位系统和一个通信系统的简单叠加,而是把定位技术和通信技术有机结合起来,定位与通信互为补充。利用这样的系统,便可以实现水面舰船与水下航行体之间的一体化定位通信,为水面舰船和水下航行体进行编队航行,水面设备对水下机器人的控制等应用提供了技术支持。
本文对水声定位技术和水声通信技术进行了研究,提出了用于提高水声定位精度的方法,并针对定位系统中可能存在的通信需求,研究了在已有定位系统上实现水声通信的技术。
水声定位方面,针对水声定位系统中常见的接收到的声信号动态范围过大的情况,提出了用于信号检测的自适应门限调整方法;提出了相位修正法,用于短基线定位系统中的高精度时延差估计。
水声通信方面,针对水声信道中多普勒偏移严重的特点,提出了利用双曲线调频脉冲信号实现频偏估计的方法,同时还可以实现通信的时间同步。对直接序列扩频的二进制移相键控(DSSS-BPSK)技术进行了研究。结合短基阵水声定位系统中的多个接收通道,提出了基于多路接收的通信方法,并以四路为例,进行了仿真和实验。