Tracking of time-varying underwater acoustic channels based on multipath parameter model and hybrid optimization

针对海洋水声信道的稀疏特性,将多径水声信道冲激响应建为一个由各多径分量的时延和幅度组成的多径参数模型.该模型中输入信号向量产生的响应与多径时延参数呈非线性关系,与多径幅度参数呈线性关系.基于此特点,针对海洋水声信道的时变特性,分别采用进化算法和lMS自适应算法对模型中的多径时延和幅度参数进行混合寻优,从而解决时变信道条件下模型参数寻优困难的问题.仿真及海试信道跟踪实验结果表明:采用多径参数模型可降低模型寻优对象的维数,减少运算复杂性,提高估计效率;采用混合优化算法可减少多径参数模型的非线性寻优的复杂度,与进化算法相比,该算法具有更优越的时变信道跟踪性能.As for the structural sparsity of impulse response of an underwater acoustic multipath channel,a multipath parameter model consisting of time delays and amplitudes of multipaths is proposed.The response of the multipath parameter model is nonlinear with the time delay parameters,but linear with the amplitude parameters.Based on this characteristic,as for the time-varying character of the underwater acoustic channel,a novel hybrid optimization method is developed to facilitate the optimization of the parameters of the time varying channel model;that is,the evolutionary algorithm and the least mean square algorithm are applied to address the model's time delay parameters and amplitude parameters,respectively.The results of simulation and sea-trial data demonstrate that the multipath parameter model can decrease the orders of the optimized parameters,reduce computational complexity and improve estimation efficiency.Besides,the hybrid optimization method can reduce the complexity of nonlinear optimization of the multipath parameter model,and compared with the classic evolutionary algorithm,it has a better tracking performance of the time-varying channel.国家自然科学基金资助项目(10704063);福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCETFJ-06XMUCOE

An MC-CDMA underwater acoustic communication system with differential modulation

0引言正交频分复用(OfdM)技术在高速水声通信系统中的应用已得到广泛研究。OfdM采用并行多载波,子载波间频谱重叠实现高速传输,循环前缀的加入则可有效对抗ISI[1],然而水声信道中除了相位起伏和多普勒频移造成的解调困难,频率选择性深度幅度衰落往往造成子载波解码错误[2]

A System of Ocean Environmental Data Acquisition Based on LabVIEW Virtual Instrument Technology

介绍一种基于LabVIEW虚拟仪器技术的数据采集与处理系统。该系统以单片机和计算机为硬件平台,采用高精度16位Σ-ΔA/D转换器AD7705对采集到的信号进行A/D转换,通过串口进行数据通信,实现了叶绿素浓度的计算机自动采集、实时数据显示、分析和数据管理等功能。该实现方案还可用于温度、盐度等参数的高精度自动数据采集系统,在海洋环境监测中具有推广应用的现实前景。This paper introduces a data acquisition and analysis system with the virtual instrumentation technology,based on PC and microcontroller and software of LabVIEW.The system uses AT89C51 Microcontroller to collect data by controlling a 16-bit,sigma-delta ADCs,AD7705 to carry out A/D conversion,and transfers data by the serial port.It realizes data acquisition,display,analysis and management of chlorophyll automatically.It can also be used to collect data of temperature,salinity and other environmental factors of the seawater in high precision.福建省自然科学基金(D0510003)资助项

新疆罗布泊地区中世纪暖期及前后的气候与环境

通过新疆罗布泊西湖湖心剖面沉积物的14C、粒度、微体古生物化石、植物种子、地球化学元素及比值等多指标分析发现,中世纪暖期及前后的沉积物粒度组成的特征反映沉积环境稳定,当时风暴作用较弱,而其上下部特别是下部沉积常出现强大的风暴作用.该阶段产丰富的微体古生物化石及螺和植物种子等,反映了温暖湿润的淡水至半咸水环境特征,沉积物中C,N和稳定元素含量均出现高值,Rb/Sr,Ba/Sr和Ti/Sr出现稳定低谷.此外,古文化及距今700a前该地区还有大量红柳生长也反映出良好的环境状况.综合分析认为,罗布泊及其西岸地区在距今约2200a以后环境好转,楼兰文化开始繁荣兴盛,到唐宋时期气候和环境进入最佳阶段,当时风尘暴作用减弱,降水量增多,入湖水量加大,湖水淡化为淡水至微咸水湖,因此不仅水生生物数量增多,而且种类也较丰富

罗布泊全新世沉积特征及其环境意义

罗布泊西湖属开阔湖盆,上世纪30年代其面积达1900km2,但湖心剖面粒度分析的结果表明,其粒度组成与一般开阔湖盆有着显著的不同:沉积物常具黄色与灰色互层结构,层理清晰,黄色层的粒度组成中常含较多粗颗粒砂,灰与黄色层的混合样是以粉砂黏土为主,同时含有一定量的中、细砂,甚至粗砂。根据与风成砂和尘暴沉积的粒度组成对比,可知这种沉积特征与现代尘暴沉积有很大的相似性,因而表明风尘是罗布泊沉积的重要物源,并可据此来恢复10000a以来本区尘暴作用的强弱变化

苯并芘和邻苯二甲酸二2乙基己基酯复合暴露对稀有鮈鲫的内分泌干扰效应研究

为评价典型有机污染物共存情况下对长江上游三峡库区特有珍稀鱼类的环境风险,以稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)为对象,研究了多环芳烃和酞酸酯的代表物苯并芘(BaP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)单独及复合暴露而引起的内分泌干扰效应。将成年稀有鮈鲫暴露于不同浓度的BaP(0.1、1 μg·L~(-1))、DEHP(10、100 μg·L~(-1))和BaP+DEHP((0.1+10)、(1+100) μg·L~(-1))中28 d后,测定了体质系数、性激素含量、下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴和肝脏中与生殖相关基因的表达。结果表明:在雌鱼中,单独BaP或DEHP暴露对鱼体性激素含量、基因表达量无显著影响; BaP和DEHP复合暴露时,高浓度组睾酮(T)含量升高但雌二醇(E2)含量下降f,sh、vtg、cyp17和17β-hsd基因表达量上调c,yp19a则下调,表现出协同毒性。因而雌鱼中性激素水平的改变可能与类固醇合成相关基因表达量的改变有关。而无论在单独暴露或是复合暴露情况下,对雄鱼体内性激素无显著影响。以上检测到的激素或基因表达量的改变主要发生在高剂量的复合暴露组中,而长江上游三峡库区水体中多环芳烃和酞酸酯含量低于暴露的最低浓度,因此推测,库区存在的多环芳烃和酞酸酯同时作用时不会对三峡库区上游水体中的鱼类产生生殖内分泌干扰效应

苯并芘和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯复合暴露对稀有鮈鲫的内分泌干扰效应研究

为评价典型有机污染物共存情况下对长江上游三峡库区特有珍稀鱼类的环境风险,以稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)为对象,研究了多环芳烃和酞酸酯的代表物苯并芘(BaP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)单独及复合暴露而引起的内分泌干扰效应。将成年稀有鮈鲫暴露于不同浓度的BaP(0.1、1μg·L-1)、DEHP(10、100μg·L-1)和BaP+DEHP((0.1+10)、(1+100)μg·L-1)中28 d后,测定了体质系数、性激素含量、下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴和肝脏中与生殖相关基因的表达。结果表明:在雌鱼中,单独BaP或DEHP暴露对鱼体性激素含量、基因表达量无显著影响;BaP和DEHP复合暴露时,高浓度组睾酮(T)含量升高但雌二醇(E2)含量下降,fsh、vtg、 cyp17和17β-hsd基因表达量上调,cyp19a则下调,表现出协同毒性。因而雌鱼中性激素水平的改变可能与类固醇合成相关基因表达量的改变有关。而无论在单独暴露或是复合暴露情况下,对雄鱼体内性激素无显著影响。以上检测到的激素或基因表达量的改变主要发生在高剂量的复合暴露组中,而长江上游三峡库区水体中多环芳烃和酞酸酯含量低于暴露的最低浓度,因此推测,库区存在的多环芳烃和酞酸酯同时作用时不会对三峡库区上游水体中的鱼类产生生殖内分泌干扰效应