【摘要】：隨著人類社會的發(fā)展,人們對資源的需求越來越大,陸地上的資源已無法滿足人類的發(fā)展。人們將目光瞄向了占地球面積更大的海洋,因而解決水下遠距離無線通信的問題迫在眉睫。人類迄今為止發(fā)現的能夠在水下遠距離傳播的能量形式只有聲波,水聲通信技術近年來得到了長足的發(fā)展,水聲通信技術也成為了一個研究熱點。相對于電磁波無線通信來說水聲無線通信發(fā)展較緩慢,其中一個主要原因就是因為水聲信道環(huán)境復雜,傳播過程中容易受到多徑干擾。現代水聲通信系統(tǒng)均已采用數字通信系統(tǒng),更加高級的編碼方式、性能更好的信道估計算法和均衡手段大大提高水聲通信的可靠性并增加了傳輸距離。一般的數字信號處理平臺無法滿足數字編碼對性能的要求,因而很有必要開發(fā)具有高速信號處理能力的水聲通信信號處理系統(tǒng)。本文以高性能低功耗的數字信號處理器OMAPL138和EP3C120作為主要處理器,設計并實現了一個高速水聲通信信號處理平臺。文中介紹了水聲通信信號處理平臺的設計要求,對各個功能模塊的硬件設計進行了詳細的方案論證與芯片器件選型。本文設計的平臺主要的功能模塊包括:電源供電模塊、數字信號處理模塊、6路高精度A/D采樣、CAN總線、微控制器模塊、串口網口通信、實時時鐘等。本文詳細描述了各個模塊的硬件電路設計過程與實現方法。并總結了設計過程中遇到的問題和解決方法。為了驗證設計的正確性,本文在PCB布局布線結束后進行了關鍵信號的信號完整性仿真,并對整個板子進行了電源完整性仿真,均能達到設計要求。板子做好之后對各個功能模塊進行了調試,DDR2內存測試、AD芯片采樣測試、SD卡讀寫測試、NAND FALSH存儲測試、串口通信測試和網口通信測試。各個功能模塊驗證通過之后又將信號處理平臺組成水聲MODEM進行水聲通信系統(tǒng)的湖上試驗和海上試驗,試驗結果進一步證明了該信號處理平臺可以滿足設計要求,可應用于復雜的水聲通信環(huán)境。最后總結了全文的主要研究成果以及不足,并對下一步要做的工作提出了規(guī)劃。
[Abstract]:With the development of human society, people need more and more resources. People focus on the larger ocean, so it is urgent to solve the problem of underwater long-range wireless communication. Acoustic waves are the only forms of energy found by human beings for long distance transmission under water so far. Underwater acoustic communication technology has made great progress in recent years, and underwater acoustic communication technology has also become a research hotspot. Compared with electromagnetic wave wireless communication, the development of underwater acoustic wireless communication is relatively slow, one of the main reasons is that the underwater acoustic channel environment is complex, the propagation process is vulnerable to multipath interference. Modern underwater acoustic communication systems have adopted digital communication systems, more advanced coding methods, better channel estimation algorithms and equalization methods to greatly improve the reliability of underwater acoustic communication and increase the transmission distance. General digital signal processing platform can not meet the performance requirements of digital coding, so it is necessary to develop the underwater acoustic communication signal processing system with high speed signal processing capability. In this paper, a high performance and low power digital signal processor (OMAPL138 and EP3C120) is used as the main processor to design and implement a high speed underwater acoustic communication signal processing platform. In this paper, the design requirements of underwater acoustic communication signal processing platform are introduced. The hardware design of each functional module is demonstrated in detail and the chip device selection is given. The main functional modules of the platform include: power supply module, digital signal processing module, 6-channel high-precision A / D sampling, CAN bus, microcontroller module, serial port communication, real-time clock and so on. This paper describes the hardware circuit design process and implementation method of each module in detail. The problems and solutions in the process of design are summarized. In order to verify the correctness of the design, this paper simulates the signal integrity of the key signals after the PCB layout and wiring, and simulates the power integrity of the whole board, all of which can meet the design requirements. After the board is finished, the function modules are debugged, DDR2 memory test, AD chip sampling test, SD card read and write test, NAND FALSH storage test, serial communication test and network interface communication test. After the verification of each function module, the signal processing platform is composed of underwater acoustic MODEM to carry out the lake test and the offshore test of the underwater acoustic communication system. The test results further prove that the signal processing platform can meet the design requirements. It can be used in complex underwater acoustic communication environment. Finally, the paper summarizes the main research results and shortcomings, and puts forward a plan for the next work.
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.3

【參考文獻】

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1 熊省軍;陳洪;高少波;汪雪蓮;朱小輝;;水聲MODEM低功耗技術研究[J];聲學與電子工程;2014年01期

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3 吳杰;;LVDS信號的PCB設計和仿真分析[J];電子科技;2012年04期

4 鄭子龍;;基于聲波通信的無線計算器設計[J];實驗室科學;2010年06期

5 李道江;陳航;戚茜;姜明;;基于輻射阻分析的水聲換能器基陣優(yōu)化設計[J];聲學技術;2010年03期

6 許肖梅;;水聲通信與水聲網絡的發(fā)展與應用[J];聲學技術;2009年06期

7 戴榮濤;王青春;;現代水聲通信技術的發(fā)展及應用[J];科技廣場;2008年08期

8 何進;;淺談數字隔離器件的選型與應用[J];電子設計應用;2008年02期

9 張立臣;李寶山;;可自動關閉RS-232收發(fā)器MAX3221的應用[J];常州工學院學報;2007年04期

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3 崔金星;基于DSP的運動控制器的研究與實現[D];中國科學院研究生院（上海應用物理研究所）;2014年

4 羅澤雄;基于OMAP平臺的水聲通信網絡協(xié)議實現研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

5 曹亞良;水聲通信信號處理硬件平臺設計[D];杭州電子科技大學;2013年

6 徐來貴;時反OFDM水聲通信方法及實驗研究[D];浙江大學;2012年

7 唐偉峰;電源分配網絡中去耦電容器Spice建模[D];西安電子科技大學;2012年

8 黃帥;基于信號完整性分析的視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計[D];中南大學;2011年

9 許巍巍;基于OMAP的水聲通信系統(tǒng)的研究與設計[D];哈爾濱工程大學;2011年

10 趙甲;基于Davinci系統(tǒng)的水下通信節(jié)點硬件平臺設計與實現[D];哈爾濱工程大學;2010年

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本文編號：2425583