一种水下光通信信号的检测方法与流程

本申请涉及水下光通信，更具体地说，涉及一种水下光通信信号的检测方法。

背景技术：

1、近年来，随着经济社会的快速发展，人们对海洋资源的探测、开发和利用越来越广泛，各种水下探测及开采设备、潜艇以及无人航行器等被大量部署。在现有的无线通信手段中，电磁波在海水中衰减严重，且频率越高衰减越大。而水声通信的带宽很低，延迟也很高，在较远距离传输的场景下，水下无线光通信技术具有较大的带宽和较小的延迟，这一独特的优势使其受到了越来越多的关注。因此，水下无线光通信技术成为本领域技术人员研究的重点。

2、水下光通信(underwater optical wireless communication，uowc)是一种新型的水下通信技术，具有保密性好、可靠性高等优点。在水下光通信中，海水对光信号的吸收和散射、背景噪声以及系统中的非线性效应等因素的影响造成接收端信号的畸变。传统的水下光通信中采用的检测方式是直接判决最小均方检测，其判决分类线是直线，抗噪能力较弱，判决性能较差。

3、因此，如何提供一种抗噪和判决性能更好的水下光通信的检测方法，成为需要解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种水下光通信信号的检测方法，用于解决现有水下光通信信号检测抗噪能力弱，判决性能差的问题。

2、一种水下光通信信号的检测方法，应用于上位机，所述上位机与水下光通信系统连接，所述方法包括：

3、采集所述水下光通信系统的历史信号样本数据，所述历史信号样本数据包括所述水下光通信系统发射端的光信号样本和接收端对应的接收信号样本数据；

4、根据所述光信号样本，确定对应的接收信号样本数据对应的特征标签；

5、对所述接收信号样本数据进行预处理，并根据预处理后的接收信号样本数据和对应的特征标签训练得到支持向量机svm检测模型，所述svm检测模型用于对实时接收到的接收信号数据进行解调，并将解调得到的光信号与对应的原始光序列进行对比，确定所述水下光通信信号的性能。

6、其中一种可实现的方式中，所述接收信号样本数据对应的特征标签由基于比特位的正交幅度调制qam信号判决确定。

7、其中一种可实现的方式中，对所述接收信号样本数据进行预处理，包括：

8、按照第一预设比例，将所述接收信号样本数据划分为训练数据集和测试数据集；

9、根据所述各接收信号样本数据对应的幅度特征和相位特征，对所述接收信号样本数据进行标准化处理；其中，所述标准化处理包括数据提取和数据清除。

10、其中一种可实现的方式中，所述根据预处理后的接收信号样本数据和对应的特征标签训练得到支持向量机svm检测模型之后，所述方法还包括：

11、根据所述特征标签，按照第二预设比例对所述接收信号样本数据进行交叉验证，用于对所述svm检测模型进行参数优化。

12、其中一种可实现的方式中，所述接收信号样本数据对应的特征标签为一个或多个；

13、若所述接收信号样本数据对应的特征标签为多个，则所述根据预处理后的接收样本数据和对应的特征标签训练得到支持向量机svm检测模型，包括：

14、根据所述多个特征标签，分别训练得到多个svm检测模型，所述多个svm检测模型用于分别对实时接收到的接收信号进行解调，并将解调后的光信号与对应的原始光序列进行对比，确定所述水下光通信信号各特征对应的性能。

15、其中一种可实现的方式中，根据所述多个特征标签，分别训练得到多个svm检测模型之后，所述方法还包括：

16、将所述多个特征标签输入到所述svm检测模型，通过网格搜索和交叉验证对所述svm检测模型进行参数调优，确定各个svm检测模型对应的最优模型参数，所述调优后的svm检测模型用于确定所述水下光通信信号各特征对应的性能。

17、其中一种可实现的方式中，实时获取到的原始光序列设置有所述特征标签；

18、所述svm检测模型将解调得到的光信号与原始光序列进行对比之前，还包括：

19、根据解调得到的光信号，确定所述光信号待映射的特征标签；

20、将所述光信号待映射的特征标签映射到带有所述特征标签的原始光序列上，用于将所述光信号与对应的原始光序列进行对比。

21、本申请实施例提供的一种水下光通信信号的检测方法，基于svm检测模型，能够根据实时接收到的信号数据自动调整判决平面，构建更加平滑、精确的超平面对水下光通信信号的性能进行判决，降低了误判率，有效提高了检测过程中的抗噪能力和判决性能。

技术特征：

1.一种水下光通信信号的检测方法，其特征在于，应用于上位机，所述上位机与水下光通信系统连接，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信号样本数据对应的特征标签由基于比特位的正交幅度调制qam信号判决确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述接收信号样本数据进行预处理，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预处理后的接收信号样本数据和对应的特征标签训练得到支持向量机svm检测模型之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信号样本数据对应的特征标签为一个或多个；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述多个特征标签，分别训练得到多个svm检测模型之后，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时获取到的原始光序列设置有所述特征标签；

技术总结
本申请涉及水下光通信技术领域，尤其涉及一种水下光通信信号的检测方法。上述方法应用于上位机，上位机与水下光通信系统连接，方法包括：采集水下光通信系统的历史信号样本数据，所述历史信号样本数据包括水下光通信系统发射端的光信号样本和接收端对应的接收信号样本数据；根据光信号样本，确定对应的接收信号样本数据对应的特征标签；对接收信号样本数据进行预处理，并根据预处理后的接收信号样本数据和对应的特征标签训练得到支持向量机SVM检测模型，SVM检测模型用于确定所述水下光通信信号的性能。本申请基于SVM检测模型对水下光通信进行进行检测，能够有效提高检测过程中的抗噪能力和判决性能。

技术研发人员：孙加其,陈润泽,王佳佳,吝秀锋,李欣,倪珊珊,李雷,张储桥
受保护的技术使用者：中船（邯郸）派瑞特种气体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4