【摘 要】
：
随着水下活动的日益增加,人类对水下通信技术需求也不断提升。在光学领域和电磁波领域,轨道角动量都表征了螺旋相位结构的自然属性。声波是一种能量,能够传递信息,一直以来在水下通信中被广泛采用,但尚未解决带宽窄、速率低的问题。通过引入轨道角动量到声学领域中,水声通信系统的传输能力以及频谱效率都将得到扩展。基于以往对轨道角动量的理论研究基础上,研究涡旋声波波束的阵列产生方法,将水声换能器单元以相同间隔的相位
论文部分内容阅读
随着水下活动的日益增加,人类对水下通信技术需求也不断提升。在光学领域和电磁波领域,轨道角动量都表征了螺旋相位结构的自然属性。声波是一种能量,能够传递信息,一直以来在水下通信中被广泛采用,但尚未解决带宽窄、速率低的问题。通过引入轨道角动量到声学领域中,水声通信系统的传输能力以及频谱效率都将得到扩展。基于以往对轨道角动量的理论研究基础上,研究涡旋声波波束的阵列产生方法,将水声换能器单元以相同间隔的相位角均匀地放置在固定半径的圆周上,以相同频率、相同相位差的信号源接入换能器单元,通过水声换能器产生轨道角动量（OAM,Orbital Angular Momentum）涡旋声波。本论文采用均匀圆阵列产生不同拓扑模式的涡旋声波波束,并确定轨道角动量拓扑模式数与换能器阵列之间的对应关系。生成不同拓扑模式下的涡旋声波,首先研究了阵列单元数目、阵列半径、传输频率等对轨道角动量涡旋波束的影响。在基于单一轨道角动量涡旋声波性能研究基础上,进行涡旋声波复用的C-UCA（Concentric uniform circular array）换能器阵列设计,模拟柱坐标下换能器阵列产生的拉盖尔-高斯（L-G,Laguerre-Gauss）型OAM复合波束,使其产生两两相同的4种轨道角动量模式复用的声波波束,给出得到的复合声波的时空分布以及幅度和相位分布图、再进一步地研究阵列半径、频率以及阵列单元数对复合波束的影响。在单一轨道角动量涡旋声波性能研究中得出如下结论:模式数越高、涡旋声波主瓣波束角越大,主瓣峰值越小;阵列半径越大、主瓣波束角越大,而主瓣峰值减小;频率越高、主瓣波束角越小,主瓣峰值变化不大;阵列单元数对主瓣波束角无影响,但与主瓣峰值成正比关系,阵列单元数越多,主瓣峰值越大;即波束能量会随着轨道角动量模式数、阵列半径的增加而发散,随着频率的增加而更集中。在不同轨道角动量模式数复用的声波波束研究中我们发现,不同的OAM模式数组合,复合波束的幅度和相位分布有明显不同。随着阵列半径的增大,复合波束的主瓣和旁瓣峰值都明显减小,宽度都逐渐增加,说明复合波束的能量不集中向前,而是向四周发散;随着频率的增加,复合波束的能量更加集中向前;而随着阵列单元数的增加,复合波束的能量增加,但无发散影响。
其他文献
当今时代是信息化高速发展的时代,无线通信发展越来越多样化。移动互联网新时代的到来,也使无线定位技术得到了迅速发展,而5G时代的兴起,使人们对室外定位技术的准确性和抗干扰性的要求越来越高。但是由于室外定位环境的复杂性和难以预测性,非视距（Non-line-of-sight,NLOS）误差干扰难以避免会影响无线室外定位系统,导致系统误差显著上升,同时,定位精度也会有所影响。传统的室外定位技术如GPS定
在计算机视觉领域,对动态场景的行人进行可靠的检测和跟踪,在现如今已成为一个重要的课题。行人目标跟踪是移动机器人能在人类活动场景中工作的一项关键技术,也是实现人机友好交互的重要先决条件。基于视觉检测的相关方案和资料已非常丰富,但仅依靠单个相机的视觉信息,只能识别在相机视野范围内的行人,有一定局限性。因此本文通过提取人体激光雷达数据特征,通过模型筛选实现对行人的探测和跟踪来弥补单一视觉传感器的固有局限
信息化时代的到来与人工智能的兴起,使广大的消费者对智能化的产业期待愈来愈高,自动引导小车在各个行业的应用十分广泛,能够大量节省人力物力,人们在日常的生活中,也切实地享受到了其带来的便捷,例如,快递分拣小车、火灾现场寻路、扫地机器人等等。因此,对自动引导小车（AGV）的路径规划研究不仅具有非常优质的市场前景,也是时代发展的必然趋势。本文将针对蚁群算法（ACO）存在收敛性能差以及粒子群算法（PSO）极
星地一体化构成全球网络无缝覆盖的网络通信体系,依靠卫星系统强大的网络覆盖能力和移动通信低延迟高速率的特性将满足人们几乎所有的网络业务需求。如今卫星之所以还无法达到全球覆盖,这与其本身所处地理高度导致其延迟较高、速率较慢、信道衰落幅度随天气影响和地理环境影响较大有关。另一方面,全球用户量庞大,当前卫星通信系统所能容纳的用户数量远远满足不了如此庞大的用户基数,当前热门解决方案之一就是提高卫星频带资源利
随着国内外宠物行业的快速发展,以宠物狗为代表的家庭宠物占据着市场主要份额,但宠物狗引发的管理问题越来越突出,对宠物狗的身份识别则成为提高管理宠物狗效率的关键。常见的宠物狗身份识别方案仅限于小范围推广,而狗脸识别技术不但可以有效识别宠物狗个体身份信息,而且具有成本低和方便快捷等优势,利于大范围推广应用。根据上述现实背景,本文主要对狗脸品种识别算法进行了研究,提出两种识别方案,具体工作如下:第一部分,
随着网络的迅速发展,各种信息经过数字化以图像,文本,音频等形式在网络上进行传输,方便信息交流共享的同时也带来了一定的安全隐患。一是信息被窃取、滥用而面临的道德和法律问题;二是信息被破坏造成的信息丢失问题。水印技术的出现,很好的为这类问题提供了解决方案。通过在载体中隐藏信息,并有效的提取还原水印信息,从而实现版权保护和信息隐藏,验证信息的完整性和可靠性。本文对基于Gabor变换以及零水印算法在医学图
近年来,海上事业工作发展迅猛,我国通过建设各种新型海洋无线通信工程,促进海上贸易、海上编队通信等任务的开展,从中发掘出更多的商业和军事价值。为克服船岸传输速率慢、可靠性低、容量低和覆盖范围小等劣势,多输入多输出（MIMO）、抗衰落均衡等关键技术被广泛应用于未来海上通信的研究中。因此,针对实际的海上通信传输环境,可在海船岸之间部署多天线,增加陆地基站和海上移动站（船舶）的天线覆盖率,整体提高海上信息
光纤法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer,FPI）由于其结构紧凑、响应速度快、分辨率高等优点,在光纤激光器、滤波器、天线、内窥镜、传感器等领域中被广泛的关注。其中,基于光纤FPI的传感器由于具有光纤固有的优势特性,诸如本质安全、耐化学腐蚀、抗电磁干扰、易于多路复用以及无源远程监控测量等能力,使得其在温度、压力、折射率、声波、磁场等方面的前瞻性应用中表现出巨大的潜
随着我国科技水平的不断提高,科技服务业逐渐成为新的经济增长点,越来越多的科技服务交易平台涌现出来,服务模式不断创新,成为促进科技创新和科技成果转化的推动力量。但是传统的科技服务交易平台无法保证交易公平公正,交易过程中存在数据易被篡改、溯源信息不可信、违约现象严重、有效监管困难、平台公正性难以保证、维权难度大等问题。严重损害了科技服务交易的公平公正,打击了用户的交易积极性,已成为科技创新和科技成果转
水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Networks,UWSNs）在海洋资源利用、海洋环境保护方面有着至关重要的应用价值。UWSNs具有低带宽、高误码率、长传播时延等特点,其中长传播时延是UWSNs不同于陆地无线传感器网络的一个最突出的特点,由于这一特点,节点在感知信道状态这一过程中不够及时,在网络中会引起严重的碰撞,给节点的调度带来巨大的挑战。为此,在单簇网