逐个节点,王朝晖工程师制定了一个改善水下声学的计划 网络以最大化信息传递。
从监测鲸鱼种群到战术监视、水声通信 网络是方便使用的系统。但它们最大的特点——在水下——是 也是他们最大的挑战。荣获美国国家科学奖著名的职业奖 基金会(NSF),王,电气和计算机工程助理教授, 出发在冰上寻找解决方案。
水下声学通信
任何通信系统中的一个主要挑战是从发射端获取信号 节点到接收节点。这就像电话游戏的技术版本,但是 有价值的信息可能会丢失,而不是可笑的错误。
“对于通信来说,真正重要的是信号功率与噪声功率比,” 王说,并解释说,最大化水下比率取决于其他两个因素。
首先,水体并不是平静或静止的;它们是充满声音的风景。 海底或苏必利尔湖甚至小型内陆湖泊的环境音景 充满了背景噪音,这既可以干扰声音信号,也可以 信号可能会干扰自然声音,例如鲸鱼的哨声。还有,水下 环境随季节、每天甚至每小时变化,这也会改变信号的 到达接收器时的强度。
Wang 的目标不仅是改善节点到节点的通信,而且创建一个自适应的 学习其水下环境的网络。
水下学习
王指出的问题是她无法坐在办公室里持续监控 冰盖或动物靠近节点的细微变化。
“环境发生变化,我们通常不知道它是如何变化的;我们看不到 远处发生了什么,”王说。 “所以,我们必须能够让水下 系统学习这种动态。”
构建这样一个网络的关键是使用被动监听——水听器等技术 使用信号本身检测音景的变化以及主动探测 评估节点之间的声音传输损失。然后反复使用机器学习原理 通过系统运行数据——将帮助 Wang 建模、理解甚至预测 实时水下动态。 这样做有助于设计适应性和生态友好型 声学通信和网络策略。
冰下通讯
盖伊·梅多斯 (Guy Meadows),五大湖研究中心主任,王在那里进行实验 工作,说水下通信对于监视设备至关重要,尤其是 在冰下。
“五大湖研究中心有多种与传感器远程通信的需求 在五大湖结冰的月份里,从岸边串起的长电缆无法使用 可行,”梅多斯说。 “王正在解决这个问题。”
Dan Fuhrmann,电气与计算机工程系系主任, 回忆起王第一次出去进行冰下测试的情景;她问福尔曼什么 他知道如何在冰上钻孔,他问她对冰上钓鱼了解多少。 尽管王甚至不知道诺斯伍兹运动的存在,但他已经在冰上度过了一周 后来钻孔,富尔曼认为这证明了她的奉献精神。
“她的研究活动非常出色,”福尔曼说。 “在这项提议中,王 描述了一项雄心勃勃的计划,旨在将最先进的工具引入信号处理和 机器学习解决了水声通信的难题。”
指导和翱翔
王指出,建立通信网络归根结底就是将人们联系起来。 作为其延伸,教学和推广是王工作的自然组成部分, 不仅对于传播声波而且对于未来的研究都至关重要。
王已经在当地的节日和夏季青少年项目中与学生合作。王 还将通过水上机器人学生组织指导当地学生 (SOAR)在美元湾高中和在她的实验室工作的本科生。
“我们希望鼓励更多的女学生,特别是在我们地区,在经济上 弱势学生追求 STEM 领域,”王说。 “对于我们的本科生来说 学生们,我们希望他们能够亲身实践,这样他们就可以从事行业工作或 继续读研究生。”
当然,在王老师的水声实验室里,学生们确实有很好的机会 弄湿脚。
足球比赛结果是一所 R1 公立研究型大学,成立于 1885 年,位于霍顿,拥有来自全球 60 多个国家的近 7,500 名学生。密歇根州旗舰科技大学的投资回报率一直名列全美最佳大学之列,提供超过 185 个本科和毕业生科学技术、工程、计算机、林业、商业、健康专业、人文、数学、社会科学和艺术领域的学位课程。乡村校园距离密歇根州上半岛的苏必利尔湖仅数英里,提供全年户外探险的机会。







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