為了維護(hù)我國(guó)海洋主權(quán),國(guó)家一直致力于發(fā)展海洋環(huán)境觀(guān)測(cè)技術(shù),而遠(yuǎn)海、深海的這類(lèi)海洋環(huán)境的觀(guān)測(cè)手段仍在起步階段。潛標(biāo),是一種能夠適應(yīng)遠(yuǎn)海和深海等惡劣海洋環(huán)境的重要觀(guān)測(cè)設(shè)備。隨著現(xiàn)代化潛標(biāo)系統(tǒng)的不斷發(fā)展,新型潛標(biāo)停泊深度要求達(dá)到2km,運(yùn)行時(shí)間3年以上,其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量需求已經(jīng)超過(guò)480GB/年,潛標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存速率以及回收速率分別要求不低于300Mbps和1440Mbps,在如此高性能的前提下還提出了 1.8W的低功耗指標(biāo),同時(shí)在深海、遠(yuǎn)海這樣惡劣的條件下還要求各級(jí)數(shù)據(jù)通信鏈路誤碼率好于10-10。潛標(biāo)系統(tǒng)面臨大容量、低功耗、高速數(shù)據(jù)傳輸、低誤碼率等各式挑戰(zhàn)。本文主要提出了潛標(biāo)系統(tǒng)的五種關(guān)鍵技術(shù):無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù),既提高了近100%的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)傳輸速率,也綜合降低了近50%的系統(tǒng)功耗;SD卡雙重模式的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù),其中,低速SPI模式有效地降低了潛標(biāo)長(zhǎng)期運(yùn)行期間的系統(tǒng)功耗,高速UHS-Ⅰ模式大幅提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存時(shí)的傳輸速率;SSD存儲(chǔ)和控制技術(shù),可對(duì)大容量的SSD進(jìn)行控制,同時(shí)理論高達(dá)6Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率以應(yīng)對(duì)高速需求的回收能力;雙千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),可通過(guò)光纖擴(kuò)展至2km進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：111 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２我國(guó)西太平洋潛標(biāo)回收?qǐng)D??１．１．２國(guó)外潛標(biāo)系統(tǒng)的發(fā)展??

?第１章緒論???海軍水下系統(tǒng)中心在１９７５年研制的系泊式聲學(xué)潛標(biāo)系統(tǒng)，一種海底系泊的可編??程的聲學(xué)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。１９８３年美國(guó)ＮＵＳＣ研制了多水聽(tīng)器數(shù)字化聲學(xué)潛標(biāo)系??統(tǒng)。??８〇年代中期，美國(guó)己開(kāi)始將潛標(biāo)系統(tǒng)用于海洋開(kāi)發(fā)服務(wù)。例如，ＥＧ＆Ｇ公??司在離鉆井７ｋｍ、水深１０９３ｍ處布設(shè)了潛標(biāo)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)內(nèi)波對(duì)鉆井船豎管的影??響。??１９９８年，美國(guó)正式啟動(dòng)了著名的“海王星”海底觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，目標(biāo)建立區(qū)域??的、長(zhǎng)期的、實(shí)時(shí)的交互式深海觀(guān)測(cè)平臺(tái)，在幾秒到幾十年的不同時(shí)間尺度、幾??微米到幾千米的不同空間尺度上進(jìn)行多學(xué)科的測(cè)量和研宄［６］。??２０００年，法國(guó)海洋開(kāi)發(fā)研宄所與ＭＡＲＴＥＣ集團(tuán)合作研制的浮標(biāo)Ｐｒｏｖｏｒ?ＣＴ??投入使用。該浮標(biāo)比較特殊，其可以潛入水下最大２ｋｍ深度，收集海洋環(huán)境數(shù)??據(jù)，每隔約十天后自動(dòng)上浮至海面，通過(guò)衛(wèi)星將數(shù)據(jù)進(jìn)行回收，預(yù)計(jì)下潛上浮總??循環(huán)次數(shù)約１６０次。其工作內(nèi)容與潛標(biāo)有很大重合度，該浮標(biāo)可以運(yùn)行三年以上，??預(yù)計(jì)投放數(shù)量達(dá)三千［７］，２００７年又研發(fā)了?Ｐｒｏｖｏｒ?ＣＴ３，性能進(jìn)一步提升，循環(huán)??次數(shù)達(dá)２２０次，圖１．３顯示了該浮標(biāo)與另一型號(hào)浮標(biāo)的外觀(guān)圖。??Ｉ?ｈ??圖１．３浮標(biāo)Ｐｒｏｖｏｒ?ＣＴ３和Ａｒｖｏｒ原型圖??３??

?第１章緒論???ｘ?／??４夕??／－；……－１?ｆ?ｔｙ??／言水下潛＃言?￡?ｙ／??圖１．４無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸潛標(biāo)系統(tǒng)示意圖??現(xiàn)階段的潛標(biāo)系統(tǒng)主要以潛標(biāo)上浮連接數(shù)據(jù)接收終端和水下機(jī)器人對(duì)接后通??過(guò)光纜連接數(shù)據(jù)接收終端回收數(shù)據(jù)兩種回收工作方式為主。無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)通訊潛標(biāo)??應(yīng)用相對(duì)較少，不過(guò)其數(shù)據(jù)傳輸由單一的儲(chǔ)存讀取轉(zhuǎn)向?yàn)樾l(wèi)星通訊、無(wú)線(xiàn)電通??訊方式發(fā)展，是我國(guó)潛標(biāo)觀(guān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和下一步方向，目前無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)通訊潛??標(biāo)技術(shù)還在發(fā)展中，性能和作用領(lǐng)域雖然有限但前景廣闊［１４］。??我國(guó)海洋觀(guān)測(cè)研宄起步晚，設(shè)備和技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，目前初步建立??的觀(guān)測(cè)網(wǎng)還無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)期、連續(xù)、廣海域、深海域的觀(guān)測(cè)需求。??１．１．４潛標(biāo)系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)??（１）低功耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)??整個(gè)潛標(biāo)系統(tǒng)由電池供電，為了在深海、遠(yuǎn)海的工作環(huán)境下獲得更多海洋??觀(guān)測(cè)信息和數(shù)據(jù)，同時(shí)也為了降低投放和回收成本，潛標(biāo)需要長(zhǎng)期工作三年時(shí)??間。潛標(biāo)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)，尤其是具有較高性能的潛標(biāo)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)是??目前面臨的最大挑戰(zhàn)。??（２）更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量??潛標(biāo)的回收數(shù)據(jù)時(shí)間一般為一至三個(gè)月，而深海、遠(yuǎn)海潛標(biāo)的回收數(shù)據(jù)時(shí)??間一般長(zhǎng)達(dá)一年回收一次，這表明潛標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量非常龐大。并且隨著現(xiàn)代傳??感器的不斷發(fā)展，同時(shí)為了獲得更高精度、更廣探測(cè)范圍和數(shù)據(jù)采集信息的完??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于北斗衛(wèi)星的潛標(biāo)數(shù)據(jù)回收技術(shù)研究[J]. 劉自強(qiáng),蔡文郁,張鵬鵬.  電子科技. 2019(08)
[2]深海潛標(biāo)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 徐立軍,侯朝煥,鄢社鋒,張震,曾迪.  電信科學(xué). 2018(06)
[3]西太平洋深�？茖W(xué)觀(guān)測(cè)網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行[J]. 汪嘉寧,王凡,張林林.  海洋與湖沼. 2017(06)
[4]海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J]. 于建軍.  綠色科技. 2016(16)
[5]基于潛標(biāo)的水聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 邢攸廣,王振,劉振江,項(xiàng)頊,于硯廷,許巖.  測(cè)控技術(shù). 2015(02)
[6]基于水聲潛標(biāo)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集及大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 馮師軍,王磊,董力平,李啟虎.  應(yīng)用聲學(xué). 2014(01)
[7]海洋潛標(biāo)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)測(cè)試[J]. 王振,劉振江,崔浩,許巖,厲運(yùn)周.  海洋技術(shù). 2013(04)
[8]海洋觀(guān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J]. 尹路,李延斌,馬金鋼.  艦船電子工程. 2013(11)
[9]無(wú)線(xiàn)/水聲通信浮標(biāo)技術(shù)研究及其實(shí)現(xiàn)[J]. 周建清,郭中源,賈寧,黃建純,吳玉泉,陳庚.  應(yīng)用聲學(xué). 2012(06)
[10]基于FPGA的SATAⅢ控制器的實(shí)現(xiàn)[J]. 牛戴楠,李江濤,周仟.  雷達(dá)與對(duì)抗. 2012(03)

博士論文
[1]ATLAS sTGC前端電子學(xué)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 路后兵.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]基于FPGA的SATA3.0主機(jī)端控制器的設(shè)計(jì)[D]. 劉贊.河北大學(xué) 2016
[2]基于FPGA的SD UHS-Ⅱ卡控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王亞軍.武漢理工大學(xué) 2014
[3]基于潛標(biāo)的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉鴻飛.哈爾濱工程大學(xué) 2010



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