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275成功建模
这种影响由多种因素造成,包括粗糙随机的海面、端流和非均匀水团,海洋内波以及收换能器的随机摇摆等。
六个大项,上百个小项,挡在了水声通信的前面,张冲志有种一入侯门深似海的感觉,可这也激出了他的潜力。
前五天他每天投入4个小时,后面他每天投入六个小时。让孙振开、王鸽又给他连接了一台小型计算机中心,一台学习、研究算法,一台计算验证。
他先将每个小项都建立起一个数学摸型,再将一个大的数学模型建立起来,大的构架简单,就是信号调制器、信号射机、信号接受器、信号还原调制器,这其中的每一过程都要建模,然后联通起来。
然后依据这个主模型和小模型将六个大项分别建立模型,这一步起着承上启下的作用,是关键中的关键。
张冲志一连三天吃住在电脑前,将各种数学知识都使用了出来,象微积分、几何、代数、随机数学方法、复变函数、代数群环、域结构、数学分析、应用数学、群论、统计学、湍流等等,最后终于建立起一个模型来。
他接着将所掌握的实验数据一个个代入进去,计算出一个个与实验结果相合的结果来,其中还现几个实验数据和结果存在较大误差。
这一步完成后根据模型向应用方向推广,先对现有的几种水声通信技术进行了研究。
现在正在使用的水声通信技术有几种。
一是单载波时域均衡技术,是目前最为常用的单波时域均衡器。
二是单载波频域均衡技术,这种技术综合了oFdm和单载波时域均衡的优点,降低了多载波系统的峰均比和相对噪声的敏感性,同时具有多载波系统相当的抗多径能力,且算法计算复杂度较低。
三是正交频分复用技术,采用正交频分复用oFdm技术通过相互正交的子载波将信带宽划分为若干个子信道,高数字信号进行串并转换后被映射到各个子载波的幅度和相位上。
oFdm技术的各个子信道在频域上相互重叠,借助各子载波之间的正交性避免载波间干扰的出现,因此大大提高频谱利用率和对抗多径时延的弥散效用。
四是空间反转技术是一种广义的空间分集阵处理技术,可以在空间上和时间上同时对信号进行聚焦,获得接近理想的空间处理增益。
五是多输入多输出技术,也叫mImo系统采用多阵元射和接收,能有效地利用随机衰落和可能存在的多经传播来提高数据传输率,在不额外增加所占用的带宽的前提下扩充信道容量,得到人们越来越多的关注。
综合了大量知识,进行重组优化,并进行创新。他先改进了信号调制器算法,将声波频率进一步细化,确定了在什么环境下声波频率的最优解。
接着他对射机进行了重新设计,利用抛物线、矩阵干涉和聚焦原理,减少海水的阻性,加大传输的距离和数据精度。
另外他采用矩阵的抛物线加强聚焦,增强信号接受能力,增加补溢性。
最后,他尽最大能力提高算法,加强信号还原调制器,排除干扰信号,对于图象传输采用了数据库方法,在还原调制器内尽可能多存储各种图像,如鲅鱼的图像传输,射机只将鲅鱼的长短大小等基础数据射过来,由还原调制解调器自动匹配还原出来就行了,极大减少了数据传输量。
最后整合了一套豪华型,一套简易型设备存入硬盘,当然数据,推导过程等全部完备。
将硬盘直接交给牟教授就不管了,因为已是5月23日,5月26号快到了,红桥杯和丘数赛决赛快到了。
……
在两项大赛结束后,刘教授找张冲志谈话。
教授笑着对张冲志说:“学校让我告诉你一件事,就是你参与牟九级教授项目的事。”
张冲志说:“这件事已经结束了,我将资料上月23号都给牟教授了,这能有什么事?难道那里算错了?这可化了我二十多天的时间!”
刘教授用手推了他一下说:“你别胡思乱想,对自己这么没信心!我先说,这是件好事,而且是件大好事!这事真论起来比你拿这两个奖可大多了,小子你不想出名都难啊!”
张冲志一脸错愕:“老师就一个水声使讯能多大,而且我感觉里面有些地方还存在问题,性能还有很大的提升空间,能是大事?”
刘教授听了也有点惊奇说:“你说还有提升空间?这个我得记住了。我给你说实话,你现在搞得这个东西,已经领先全世界了,对国家来说已经是重大科研成绩了!”
张冲志还想说话,被刘教授制止说:“先别说话,听我慢慢说给你听。我没有牟九级那么专业,就知道个大概,这还是因为你那里面大量的数学建模,我才被允许参与,不然我都靠不了边!”
原来张冲志将拷贝好水声传讯资料的硬盘交给他,牟教授开始没当会事,等他慢悠悠打开电脑,再打开文件夹,别的还没看,只看了前面的说明,他一下就懵圈了。
因为里面列出的数据,特别是能实现的水声传输距离、频率、成像率、抗干扰能力等,已经越世界上最先进的水声传迅技术3倍以上,这已不是领先一步,而跨代碾压了。
他立刻从头开始翻看文件,可上百的数学建模,公式数千,计算机程序上百,当然大多都不长,可对于他这个善长机械制造的老人来有点看天书的感觉,要想全都弄懂,没有半年连想都不用想。
他很快从自己的学生中选了包括黄勇在内的五个人,这些人都是忠诚可靠,保密意识强的人,他让这五人不论有什么事都要马上赶到自己办公室。
然后让人将工作室内的保密电脑准备好五台,当五人到齐后,他让每人给家人打了个电话说有重要事情要办,近几天不能联系,就亲白将各人的手机收交,并关机封存起来。
接着将五人和自己封进工作室,他说:“接下来这几天,我和你们都吃住在这里,一直等我们弄通了才摆手!”
黄勇说:“老师你这么大年纪身体要紧,我们五个一定把这事办好,你老……”
牟教授抬手打断他说:“黄勇别说了,你不清楚这事多么重大!你将硬盘中的五个加密文件分别拷入这五台电脑,拷完我们就开始!”
接下来三天三夜,六个人奋战在工作室内,直到27号上午,两眼充满血丝的牟九级出现在于校长办公室内,递给他一份十余页的a4纸报告,说了句:“于校长,你先看这份报告,我喝杯水歇一歇,三天三夜,我这骨头架子都要散了!”
于校长立刻安排秘书照顾好牟教援,自己仔仔组细看起报告来,足足看了两遍,他一下子从坐椅上跳了起来,跑到牟教授眼前,一把将教授的双手握住。
激动地说:“牟九级,牟大师!你这是为学校,为国家立了大功啊!如果数据真实,不就算能达到一半的作用,也是国家级重大科技明奖!这会让我国的海洋科技向前跨一大步!这……”
年九级用布满血丝的眼嫌弃地看了他一眼说:“于校长打住,我什么时候说这是我明的了?”
于校长一听忙停下来,疑惑地间:“教授这不是你干的,还能是谁?”
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