深海環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、深海的開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)海洋戰(zhàn)略的實(shí)施、海洋經(jīng)濟(jì)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(cè)設(shè)備、水下機(jī)器人、無(wú)人潛器等都是人類了解海洋的重要工具。這些工具對(duì)海洋的深度、溫度、鹽度、流速、地形等參量的測(cè)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(jìn)行儲(chǔ)存和分析。基于以上需求，本文設(shè)計(jì)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(biāo)和浮標(biāo)兩部分。它的功能是海底的潛標(biāo)將采集和存儲(chǔ)的來(lái)自CTD（溫鹽深儀）、ADCP（聲學(xué)多普

2、勒流速剖面儀）等海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，以擴(kuò)頻通信的方式經(jīng)由水聲信道傳至水面浮標(biāo)；浮標(biāo)對(duì)接收的水聲擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解擴(kuò)，并通過(guò)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(shí)現(xiàn)深海環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸目的。本系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程全程自動(dòng)，無(wú)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(shí)時(shí)性和便捷性。
　　本研究設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體方案，包括參數(shù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案和硬件方案，對(duì)深海耐壓儀器艙進(jìn)行了選型，并在設(shè)計(jì)中使用A3

3、LA-RG型銥星衛(wèi)星通信模塊實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信功能。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)電路，包括值班板、ARM數(shù)字信號(hào)處理板、電源板和底板。設(shè)計(jì)了搭載于硬件平臺(tái)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(kuò)頻通信算法動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的ARM應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能、板卡間接口通信功能和銥星控制功能。進(jìn)行了電氣聯(lián)調(diào)、水池試驗(yàn)和海試。在系統(tǒng)的電氣聯(lián)調(diào)中，對(duì)硬件的性能進(jìn)行了充分的測(cè)試，對(duì)軟件的功能也進(jìn)行了反復(fù)的測(cè)

4、試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室水池條件下進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)的發(fā)射聲源級(jí)進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求；功能驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。在外海試驗(yàn)中，分別進(jìn)行了水平通信試驗(yàn)、垂直通信試驗(yàn)和銥星通信功能驗(yàn)證試驗(yàn)，水平通信試驗(yàn)初步驗(yàn)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(jì)要求；垂直通信試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)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(zhǔn)確無(wú)誤的完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；銥星通信功能試驗(yàn)，準(zhǔn)確無(wú)誤的收到了附帶海