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第二十章 成功建模（第1页）

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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