论文摘要
水声通信技术是水声技术领域中一个极具挑战性的研究课题。由于水声信道是一个十分复杂多径传输的信道,特性参数随着时—空—频的变化而随机变化,再加上它的环境噪声高、带宽窄、可适用的载波频率低、传输时延大等诸多不利因素,使之传输误码率高、传输数据率低等瓶颈问题难以解决,由此水声通信技术也成为当今最为复杂的通信技术之一。本课题的水声通信系统是为某港口航道水深实时监测用的无人潜水器提供水下通信而设计的。当潜水器下潜后,该系统能够实现水下通信,保证潜水器能够实时地与远程控制平台进行正常的通信。本文首先对海洋水声信道的主要物理传输特性及对水声通信的影响进行比较深入的分析,详细地介绍了当今水声通信系统中常用的几种调制技术以及相应的解调原理和实现方法,对为保证水声通信系统的通信性能而采用的均衡、分集、差错控制等技术也进行了比较深入的剖析。接下来研究了LinkQuest公司UWM10000型号调制解调器的性能、工作原理和使用方法,测试了它的性能参数,为用来组建完整的水声通信系统提供了较为充分的参数信息;然后以该调制解调器为核心完成了一套适用的水声通信系统,包括硬件系统的搭建和控制软件的设计。该系统的硬件主要由上位机远程控制系统、岸基中转控制系统、水声调制解调器UWM10000、步进电机和水下控制系统组成;软件主要由上位机远程控制界面、岸基信息中转、水下信息收发、电机旋转控制4部分构成。经过海上实验,证明了所研发的水声通信系统能实现水下通信,并验证了在不同条件下的可靠性。该系统能够应用到测量潜水器系统中,可以完成水下通信的预期目标,具有很强的工程适用价值。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题研究意义和选题背景1.2 国内外研究的进展和现状1.3 本设计主要研究的内容第2章 水声信道的物理特性及水声通信系统中的关键技术2.1 水声信道的主要物理特性及其对数据传输的影响2.1.1 水声信道的物理特性2.1.2 水声信道道特殊性对数据传输的影响2.2 水声通信系统调制解调技术研究2.2.1 常用的水声调制技术2.2.2 常用的水声解调技术2.3 水声通信系统中的均衡、分集和差错控制技术2.3.1 均衡技术2.3.2 分集技术2.3.3 差错控制第3章 水声通信系统的硬件设计3.1 水声通信系统硬件总体框架3.2 水声调制解调器UWM100003.2.1 UWM10000工作过程3.2.2 UWM10000的性能特性和命令格式3.2.3 UWM10000参数测试3.3 岸基信息中转控制系统的设计3.4 水下控制系统的设计3.4.1 DSP芯片的选择3.4.2 DSP芯片TMS320C67133.4.3 水下控制系统设计3.5 电机旋转控制部分设计第4章 水声通信系统的控制软件设计4.1 上位机控制软件设计4.1.1 上位机远程控制界面开发环境4.1.2 上位机远程控制软件流程4.2 岸基控制软件设计4.3 水下控制DSP主程序软件设计4.4 水下控制DSP发送接收数据子程序软件设计4.5 水下控制DSP电机旋转子程序软件设计4.6 本章小结第5章 实验结果与分析5.1 实验结果5.2 结论第6章 全文总结和未来研究方向参考文献致谢研究生履历
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