被动式水声定位系统浮标无线电节点设计

论文摘要

被动跟踪技术因无须在目标上加装合作信标,从而能够大大提高试验效率。传统被动方式的轨迹跟踪系统因测距精度差、跟踪速度慢等局限性,一直未成为装备定型试验的主力设备。随着新型水下武器的出现,更难以高精度测定水下目标的三维运动轨迹,因此高性能的水下非合作目标定位跟踪系统的建设已经提上了议事日程。被动式水声定位系统可以实时测量高速目标的三维运动轨迹。该系统各阵元与信息处理中心之间采用无线电方式进行数据传输。无线电数据传输的高可靠性和低误码率是系统能够精确解算目标轨迹的基本保障。本文正是围绕被动式水声定位系统浮标无线电节点的设计而展开的。论文主要工作包括以下三个部分:1.浮标通信平台的硬件设计和接口实现。在充分利用所选器件特点的基础上,利用FPAG开发出底层通信接口,将DSP与扩频电台、GPS等外设的接口协议集成到了一片FPGA中,减小了硬件规模,降低了功耗,提高了系统的可靠性。2.制定TDMA通信协议并在DSP上实现该协议。DSP程序采用模块化设计,各个模块之间互相独立,增加了程序的可读性,也便于修改。3.对微波的传播特性进行了理论研究并结合湖试结果进行分析。结果表明:利用二线(直达波和反射波)传播模型建立起来的传播损耗仿真模型和实际情况能很好的吻合,理论分析结果基本能够预测系统的通信距离。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 被动式水声定位技术发展概况
• 1.3 无线通信技术发展概况
• 1.4 论文主要工作
• 第2章 被动式水声定位系统
• 2.1 概述
• 2.2 系统构成
• 2.2.1 海上浮标分系统
• 2.2.2 船载显控跟踪分系统
• 2.2.3 无线电通信链及 GPS分系统
• 2.2.4 系统工作过程
• 2.3 本章小结
• 第3章 浮标通信平台硬件设计
• 3.1 硬件框图及简介
• 3.2 硬件设计
• 3.2.1 数字信号处理器 DSP
• 3.2.2 现场可编程门阵列 FPGA
• 3.2.3 直接序列扩频电台
• 3.2.4 全球定位系统 GPS接收机
• 3.3 接口实现
• 3.3.1 I/O端口分配
• 3.3.2 FPGA系统状态寄存器设置
• 3.3.3 FPGA系统控制寄存器设置
• 3.3.4 功能子模块设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 浮标通信平台软件设计
• 4.1 概述
• 4.2 资源分配
• 4.3 系统状态寄存器
• 4.4 程序模块设计
• 4.4.1 主程序设计
• 4.4.2 中断程序设计
• 4.4.3 功能子模块设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 通信协议
• 5.1 约定术语
• 5.2 数据帧结构定义
• 5.3 地址分配
• 5.4 系统主要命令类型
• 5.5 时隙分配
• 5.6 差错控制
• 5.7 本章小结
• 第6章 湖试结果分析
• 6.1 通信视距与天线高度
• 6.2 微波传播特性
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录