深海環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、深海的開發(fā)對我國海洋戰(zhàn)略的實施、海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。海洋環(huán)境復(fù)雜多變，水文監(jiān)測設(shè)備、水下機器人、無人潛器等都是人類了解海洋的重要工具。這些工具對海洋的深度、溫度、鹽度、流速、地形等參量的測量產(chǎn)生了大量的寶貴數(shù)據(jù)，亟需一種可靠的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將其傳至陸地進行儲存和分析?；谝陨闲枨?，本文設(shè)計了一種深海環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括潛標和浮標兩部分。它的功能是海底的潛標將采集和存儲的來自CTD（溫鹽深儀）、ADCP（聲學多普

2、勒流速剖面儀）等海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)，以擴頻通信的方式經(jīng)由水聲信道傳至水面浮標；浮標對接收的水聲擴頻信號進行解調(diào)和解擴，并通過衛(wèi)星通信方式將解調(diào)后的數(shù)據(jù)發(fā)送至陸地的PC端，最終實現(xiàn)深海環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程傳輸目的。本系統(tǒng)的運行過程全程自動，無需人工干預(yù)，相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)更節(jié)省人力物力，并且具有實時性和便捷性。
　　本研究設(shè)計了系統(tǒng)的整體方案，包括參數(shù)設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案和硬件方案，對深海耐壓儀器艙進行了選型，并在設(shè)計中使用A3

3、LA-RG型銥星衛(wèi)星通信模塊實現(xiàn)衛(wèi)星通信功能。設(shè)計了系統(tǒng)的硬件平臺電路，包括值班板、ARM數(shù)字信號處理板、電源板和底板。設(shè)計了搭載于硬件平臺的MSP430程序，包括MSP430值班程序、串口通信程序及銥星通信程序，基于現(xiàn)有的擴頻通信算法動態(tài)鏈接庫設(shè)計了系統(tǒng)的ARM應(yīng)用程序，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲功能、板卡間接口通信功能和銥星控制功能。進行了電氣聯(lián)調(diào)、水池試驗和海試。在系統(tǒng)的電氣聯(lián)調(diào)中，對硬件的性能進行了充分的測試，對軟件的功能也進行了反復(fù)的測

4、試驗證，結(jié)果證明系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。在實驗室水池條件下進行了試驗，對系統(tǒng)的發(fā)射聲源級進行了測量，結(jié)果滿足設(shè)計要求；功能驗證試驗驗證了系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。在外海試驗中，分別進行了水平通信試驗、垂直通信試驗和銥星通信功能驗證試驗，水平通信試驗初步驗證了儀器艙的水密性和系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性符合設(shè)計要求；垂直通信試驗進一步驗證了儀器艙的水密性，在保證通信距離的情況下系統(tǒng)可以準確無誤的完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；銥星通信功能試驗，準確無誤的收到了附帶海