【摘要】：在科學探索海洋活動并收集其水文要素時,必須通過高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來保證水下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和水面觀測平臺的信息交換。相較于傳統(tǒng)的水下數(shù)據(jù)傳輸方法,基于感應耦合方式的水下數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸,系統(tǒng)傳輸效率高,且節(jié)點不受位置限制,便于組網(wǎng),易于實現(xiàn)多點通信。本課題主要研究水下感應耦合數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。系統(tǒng)傳輸介質(zhì)為普通鋼纜,無需內(nèi)置特制傳輸導線,具有不易彎折、使用成本低廉的優(yōu)點。課題應用前景廣闊,包括海洋水文要素采集,水面艦艇與UUV之間以及各UUV之間的數(shù)據(jù)傳輸,具有高效、可靠的特點。論文首先對水下感應耦合數(shù)據(jù)傳輸原理進行研究,建立系統(tǒng)等效電路模型,并據(jù)此列寫傳輸阻抗矩陣方程。通過多次實驗測量和數(shù)據(jù)分析,論文提出系統(tǒng)的信道阻抗模型,并繪制系統(tǒng)幅頻響應曲線,并對信道進行了實際測試,驗證了實測結(jié)果和理論分析相吻合。其次,根據(jù)測試結(jié)果,論文提出了采用厄密特級數(shù)的CPM信號相位軌跡優(yōu)化方案,使得發(fā)送信號能量更加集中,降低帶外干擾,提高了頻帶利用率,并對CPM信號調(diào)制解調(diào)進行仿真驗證和FPGA實現(xiàn)。最后,論文完成系統(tǒng)硬件電路和軟件程序的設計與實現(xiàn),并利用相關(guān)軟件分別對各個電路模塊和程序模塊進行了仿真驗證。針對功率放大模塊,論文采用新型氮化鎵半橋功率級的D類功率放大器作為解決方案,降低了設計復雜度并提高了效率。利用相關(guān)儀器設備對系統(tǒng)中各個模塊進行了實際測試,并根據(jù)測試結(jié)果進行電路優(yōu)化和程序設計,完成整套系統(tǒng)的搭建與聯(lián)調(diào),驗證了系統(tǒng)的有效性與可靠性,為進一步實際應用打下基礎。
【圖文】：

τ檬疽饌既縵攏漢Ｋ釋緙喈詈洗嘔匪釟嫫教ㄎ奕送绔?1.1 感應耦合數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應用示意圖1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀最早的感應耦合式調(diào)制解調(diào)器（ICM）系統(tǒng)由 Brown 于 1965 年設計實現(xiàn)。上世紀90 年代后，具有非接觸特性的感應耦合數(shù)據(jù)傳輸方式被逐漸應用于 ATLAS 錨泊系統(tǒng)中，采用該方式的水下溫鹽深檢測設備在布放過程中無需使用線纜進行防水連接，便能夠準確固定在錨泊系統(tǒng)的預設點上，實現(xiàn)在無直接接觸方式下的數(shù)據(jù)傳輸，采用這種方式可以降低錨泊系統(tǒng)的設計復雜度并簡化水下傳感器設備的布放過程[9]。在國外，基于感應耦合原理的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的成熟產(chǎn)品已經(jīng)被推出，，且面向市場�，F(xiàn)階段，掌握感應耦合數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)并推出多種不同產(chǎn)品的外國公司主要有兩個，美國Sea-Bird 公司和加拿大 RBR 公司。美國 SEA-BIRD 公司的水下感應耦合數(shù)據(jù)傳輸設備留有標準接口，用以與海流計、多普勒剖面儀等設備進行連接，并可與遙測感應系統(tǒng)集成到一起，可實現(xiàn)對 100 個以內(nèi)傳輸節(jié)點的實時數(shù)據(jù)傳輸，為用戶提供實時、可靠傳輸?shù)腻^泊系統(tǒng)方案。傳輸節(jié)點可以通過機械結(jié)構(gòu)固定在錨泊鋼纜的任何位置，并可根據(jù)需求靈活改變投放方案[10]。SEA-BIRD 公司的傳輸系統(tǒng)相較于價格高昂的水聲設備，具有效率高、穩(wěn)定性強和傳輸距離遠的優(yōu)點，其傳輸速率可以達到 9600 波特率，最多可以掛有 100 個水下傳感節(jié)點并對其進行數(shù)據(jù)采集

相關(guān)參量的測量并回傳測量 鈦合金外殼的 SBE37-IM 與 SB耦合系統(tǒng)可以將感應耦合數(shù)纜有線信道相比，這種感應速率能達到 4800bps，最多可最大為 1000 米，同樣適用
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P715

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本文編號：2688087