主被动水声定位系统浮标通信节点设计

论文摘要

水声定位技术是水声科学的一个分支,在海洋科学领域有广泛应用,是一门实用性很强的技术。本论文来源于“主被动水声定位系统”项目,系统采用长基线定位技术,具有作用距离远、定位精度高和实时的特点。本定位系统对水下高速运动目标的定位跟踪有两种方式,一种是主动方式,即在被测目标上安装声信标,依据对声信标发出的确知信号的处理来定位跟踪目标;另外一种是被动方式,无需在被测目标上安装声信标,而是依靠对被测目标高速运动时自身辐射噪声的处理来实现定位跟踪。本论文研究工作的目的是为定位系统实时工作状态提供稳定可靠的无线电通信,通信体制采用时分多址方式。论文的主要工作分为如下3个方面:1.通信节点硬件平台的设计。硬件平台采用低功耗设计,以DSP为核心控制器,通过FPGA将直接序列扩频通信电台和GPS接收机整合为系统。2.底层硬件接口的逻辑转换和系统同步信号及接口的设计。在FPGA中采用了模块化设计,各模块间相对独立,有利于提高通信节点的工作稳定性。3.确定系统的通信协议,并在DSP上实现。湖上实验验证了论文设计工作的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景、意义及技术简介
• 1.3 课题来源及论文内容安排
• 第2章 浮标通信节点工作原理
• 2.1 概述
• 2.2 浮标分系统组成
• 2.2.1 浮标组成及功能框图
• 2.2.2 浮标通信节点组成和原理
• 2.3 通信指标及数据量
• 2.4 无线电通信协议
• 2.4.1 网络地址的分配
• 2.4.2 纠错及差错控制技术
• 2.5 通信系统同步的实现
• 2.6 本章小结
• 第3章 浮标通信节点硬件设计
• 3.1 硬件设计与调试
• 3.2 直接扩频序列通信电台
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 直接序列扩频
• 3.2.3 直接序列扩频电台
• 3.3 GPS接收机
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 GPS接收机
• 3.4 现场可编程逻辑器件（FPGA）
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 FPGA的基本结构
• 3.4.3 EPF10K30E性能和使用
• 3.5 数字信号处理器（DSP）
• 3.5.1 DSP性能及使用
• 3.5.2 多通道缓冲串口（McBSP）
• 3.5.3 DMA控制器
• 3.5.4 MMC/SD卡控制器
• 3.5.5 DSP程序的加载
• 3.6 SD（Secure Digital Memory）卡
• 3.6.1 概述
• 3.6.2 SD卡原理与设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 浮标通信节点软件设计
• 4.1 软件总体概述
• 4.2 FPGA软件
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 功能模块的设计
• 4.3 DSP主控软件
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 主程序的设计
• 4.3.3 中断服务程序设计
• 4.3.4 功能类子程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 湖试实验
• 5.1 湖试实验综述
• 5.2 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