[發(fā)明專利]基于電流場模式的長距離海水信道頻率傳輸特性建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910166807.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN111641466B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭羽;郭興欣;秦瀟叢;張笑陽;盧艷芳;袁佳敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/391
• 分類號(hào): H04B17/391;H04B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于電流場模式的長距離海水信道頻率傳輸特性建模方法，其特征在于具體步驟是：

第1步、測量電流信號(hào)在短距離海水信道中的頻率傳輸特性

首先，在實(shí)驗(yàn)室條件下采用網(wǎng)絡(luò)分析儀掃描法測量30KHz-1MHz的正弦波電流信號(hào)經(jīng)過1m，2m，3m和4m的海水傳輸信道后，記錄不同深度下海水信道對(duì)不同頻率的電流信號(hào)幅值衰減量以及相位偏移量；

第2步、電流信號(hào)在短距離海水信道中頻率傳輸特性的分析

根據(jù)上述步驟中所測得的離散信道特性，利用MATLAB自定義的函數(shù)對(duì)實(shí)測數(shù)據(jù)分別采用傅里葉級(jí)數(shù)逼近和多樣條逼近方法實(shí)現(xiàn)曲線最佳擬合，得到4米短距離范圍內(nèi)不同工作頻率下海水信道的幅頻衰減函數(shù)A₁(f)和相頻偏移函數(shù)分析電流信號(hào)在短距離海水信道中的頻率傳輸特性；

A₁(f)＝a₀+a₁*cos(f*w)+b₁*sin(f*w)+a₂*cos(2*f*w)+b₂*sin(2*f*w)+a₃*cos(3*f*w)+b₃*sin(3*f*w) (1)

其中，函數(shù)的參數(shù)分別為a₀＝364.7；a₁＝-301.8；b₁＝-482.1；a₂＝103；b₂＝212.3；a₃＝41.55；b₃＝-4.456；w＝0.001496；

其中，函數(shù)的參數(shù)分別為p₁＝-2.27；p₂＝1.729；p₃＝7.074；p₄＝-8.672；p₅＝10.37；p₆＝3.628；

第3步、傳輸距離對(duì)海水信道電流場信號(hào)傳輸特性的分析

分析電流信號(hào)在不同傳輸距離的信道中的幅值衰減與相位偏移特性，采用COMSOL仿真和MATLAB擬合得到同一傳輸頻率的電信號(hào)，不同傳輸距離信道幅值衰減與傳輸距離s的關(guān)系A(chǔ)₂(s)；

A₂(s)＝a·e^bs+c·e^ds (3)

其中，函數(shù)的參數(shù)分別為a＝0.02753；b＝-0.1377；c＝0.01897；d＝-0.0005913；

通過理論推導(dǎo)計(jì)算長距離傳輸海水信道延時(shí)，得到相位偏移與傳輸距離s、信號(hào)頻率f的關(guān)系

第4步、建立基于電流場模式的長距離傳輸海水信道頻率傳輸特性的模型

根據(jù)短距離傳輸信道中電流信號(hào)幅頻衰減與相頻偏移并結(jié)合電流信號(hào)傳輸特性和傳輸距離的關(guān)系，建立基于電流場模式的長距離傳輸海水信道頻率傳輸特性的FIR數(shù)學(xué)模型，模型傳輸函數(shù)可以表示如下：

將以上三步中得到的信道幅值衰減和相位偏移函數(shù)(1)-(4)帶入(5)中，即可得到基于電流場模式的長距離傳輸海水信道頻率傳輸特性的FIR數(shù)學(xué)模型如下：

f為傳輸信號(hào)頻率，s為傳輸距離，A₁(f)是不同頻率振幅的衰減系數(shù)，α為海水信道衰減參數(shù)，為不同頻率的電流信號(hào)經(jīng)過海水信道相位偏移，A₂(s)是同一傳輸頻率的電流信號(hào)經(jīng)過不同傳輸距離的信道幅值衰減。