Page 75 - 《应用声学》2023年第3期

第 42 卷 第 3 期 崔红涛等： 跨金属厚壁的视频超声无线通信系统 513

(a) થ୊ᄊᬿ҉఻଍҄᝺ܬ௭ᇨڏϸ(BER=0.096) (b) થ୊ᄊᬿ҉఻ᬿ҉᝺ܬ௭ᇨڏϸ(BER=0.096)
图 11 穿透厚度 60 mm 铝板解调显示的图像
Fig. 11 Demodulated the displayed image through 60 mm thick aluminum plate
[5] Ashdown J D, Liu L, Saulnier G J, et al. High-rate
4 结论 ultrasonic through-wall communications using MIMO-
OFDM[J]. IEEE Transactions on Communications, 2018,
本论文基于普及型 FPGA 芯片采用 SC-TDE 66(8): 3381–3393.
技术成功搭建了一套高速的跨金属超声无线通信 [6] Wang B, Saniie J, Bakhtiari S, et al. Ultrasonic com-
系统。该系统以工作频率10 MHz 的PZT 超声换能 munication systems for data transmission[C]. IEEE Inter-
national Conference on Electro Information Technology,
器作为超声波发射端和接收端，以计算资源占用
2019.
小的符号 LMS 算法在 FPGA 中构建自适应时域均 [7] Zhang J, Yu Z, Yang H, et al. Ultrasonic wireless commu-
衡器，搭载摄像头进行视频现场采集，开展了厚度 nication through metal barriers[J]. Journal of Sound and
Vibration, 2019, 53(2): 2–15.
50 mm铝板双侧之间的实时视频无线传输实验。结
[8] Hobart E, Allsup G, Hosom D, et al. Acoustic modem
果表明该系统在穿透 50 mm 厚铝板时，自适应时域 unit[C]. IEEE Oceans, 2000.
均衡器能较好地消除超声回波所引起的码间干扰， [9] 曾武. 用于金属密闭容器的超声通信系统研制 [D]. 哈尔滨:
接收信噪比由原来的 10.46 dB 提高到 19.08 dB，可 哈尔滨工程大学, 2010.
[10] Primerano R A. High bit-rate digital communication
以进行实时性良好的视频无线传输。由于整套通信
through metal channels[D]. Philadelphia: Drexel Univer-
系统未采用专用仪器设备和对计算资源占用较小， sity, 2010.
预期经进一步完善后可实现系统的便携化和低功 [11] 余紫莹, 吴鸣, 杨军. 单载波频域均衡压电声透通信研究 [J].
声学学报, 2016, 41(1): 115–124.
耗化，从而使之实用化成为可能。
Yu Ziying, Wu Ming, Yang Jun. Penetration-free ultra-
sonic data transmission using single-carrier frequency do-
参 考 文 献
main equalization[J]. Acta Acustica, 2016, 41(1): 115–124.
[1] Graham D J, Neasham J A, Sharif B S. Investigation [12] Zedka R, Götthans T, Maršálek R. Spectral efficient time-
of methods for data communication and power delivery domain equalization single-carrier system[C]. IEEE Inter-
through metals[J]. IEEE Transactions on Industrial Elec- national Conference Radioelektronika, 2021.
tronics, 2011, 58(10): 4972–4980. [13] Wanuga K, Bielinski M, Primerano R, et al. High-data-
[2] Roa-Prada S, Scarton H A, Saulnier G J, et al. An rate ultrasonic through-metal communication[J]. IEEE
ultrasonic through-wall communication (UTWC) system Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Fre-
model[J]. Journal of Vibration and Acoustics, 2013, quency Control, 2012, 59(9): 2051–2053.
135(1): 011004. [14] 田义德. 超声波穿厚壁通信信道自适应均衡和能量采集技术
[3] 余紫莹, 吴鸣, 许勇, 等. 压电声透通信的研究进展 [J]. 应用 研究 [D]. 绵阳: 西南科技大学, 2015.
声学, 2013, 32(5): 419–424. [15] 邱陈辉, 李锋, 徐祖强. 基于 FPGA 和符号 LMS 算法的
Yu Ziying, Wu Ming, Xu Yong, et al. Progress 自适应均衡器设计 [J]. 计算机工程与设计, 2014, 35(7):
in penetration-free piezoelectric acoustic communication 2371–2374, 2457.
through metal barriers[J]. Journal of Applied Acoustics, Qiu Chenhui, Li Feng, Xu Zuqiang. Design of adap-
2013, 32(5): 419–424. tive equalizer based on FPFA and signum-LMS algo-
[4] Cunningham M T, Saulnier G J, Chase R, et al. Low-rate rithm[J]. Computer Engineering and Design, 2014, 35(7):
ultrasonic communications and power delivery for sensor 2371–2374, 2457.
applications[C]. IEEE Military Communications Confer- [16] 李海廷. 穿金属厚壁超声通信信道辨识和均衡技术研究 [D].
ence, 2016: 91–96. 绵阳: 西南科技大学, 2013.