水下UUV声通信机设计与实现

发布时间：2020-05-07 22:50

【摘要】：UUV(unmanned under-water vehicle),一种在陆上基站、水面舰船等支援平台援助下,在水下能够无人自主性的完成设定任务的潜器。因其可以无人无缆自主性航行、携带多种采集器水下作战设备,对海洋进行探索是非常好的解决方式。目前随着人类探索海洋的不断深入,对UUV的要求也在不断地提高,需要声通信建立起水下UUV与支援平台间的联系,完成复杂的水下作业。针对水下UUV声通信机需要较稳定的通信、通信数据量较大需要较快的传输速率、体型尽可能小的需求,本文基于DSP处理器设计实现一套水下UUV声通信机,能够完成水上设备和水下UUV之间的数据传输。根据系统指标计算出系统参数并据此设计出系统硬件平台的设计方案与系统通信算法的确定。系统硬件部分应具备前放、MSP430功耗控制、A/D、DSP处理、D/A、收发合置等,能够完成信号的发送和接收处理,DSP和功放的电源控制降低功耗。系统采用的通信算法是MC-CDMA这种将扩频与OFDM结合的通信方式。它将扩频和OFDM的优点集合到一起,具有传输稳定、抗干扰、保密、频谱利用率高、抗多径和频率选择性衰落等特点可以完成水下UUV和水上平台之间的数据信息交互。最后对整个声通信机进行电联调,符合要求后在水池中展开测试,模拟实际应用场景验证设备的整体功能,达到设计要求。
【图文】：

图 1.1 美军鱼形 UUV“幽灵泳者”号在布放下水后，如何建立 UUV 与支援平台的联系是影可以实现 UUV 与支援平台（水面舰船或水下潜艇等）在水下共同完成水下作业，大大增强 UUV 的隐蔽性、相的通信连接，其攻击打击目标性、水下生存环境适显著的提升。水下 UUV 的通信，水声通信在其中起到了至关重要的波等通信手段在海洋中因为海水的作用随传播距离的衰减殆尽，用超长波的话也只能传一二百米，只能完成可以用铺设电缆或光纤的方式进行有缆的水下通信，但（长度限制、位置限制、维修与保护、无法大范围移动一席之地，但对于水下非固定位置的设备，如潜水艇

UV 的国内外发展现状 的出现可以追溯到上世纪五六十年代，一开始主要应用在民用领域员完成沉船打捞、海洋环境地形探测、水下线缆搭建及设备布放维护 UUV 涉及到的相关技术愈发的成熟，直到上个世纪末，UUV 得到，开始逐渐广泛的应用在军事领域。因其在海洋勘探和军事领域有着巨大的发展前景，很多国家都积极参与进了 UUV 的开发研究。其中威等国在 UUV 的研究中处于世界领先水平。作为军事强国在 UUV 的研究上也是世界领先水平，是最早对 UUV家之一。1999 年美国开展了第一个 UUV 实施计划，而后根据当前的展水平不断的对 UUV 研究做出修正。并且根据具体的功能实现体型航性、标准化、模块化、智能化，并于 2016 年政府投入大量资金用于模。其 Remus 系列 UUV 具有强大的扫雷、水下军事搜索、水下地形。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.941

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本文编号：2653664