海洋浮标微系统结构设计与集成技术的研究

发布时间：2020-05-29 21:40

【摘要】：海洋浮标是一种能够自动采集海洋环境信息的探测平台,它具有全天候、长期连续、定点进行监测的特点,是无可替代的现代海洋环境立体监测系统的关键部分。本课题设计了一种浮标微系统,对浮标系统的结构进行设计和仿真,提高系统结构的稳定性,同时对系统的数据采集电路进行设计和集成,保证系统能够准确、实时采集水下信息,实现区域海洋环境信息的监测。论文首先根据浮标中各模块功能对其在浮标中的布局进行设计,之后选取了三种不同浮标外形通过AYSYS下的AQWA模块进行了水动力学的仿真,通过调整浮标重心,进一步提高稳定性。为了研究浮标从高空入水时各模块所受的影响,通过LS-DYNA模块对浮标入水时各部分所受的冲击力进行显示动力学仿真,通过添加整流罩的方式改善了入水的安全性。针对水下信息的探测需求,本文设计了包括水下采集系统、定位系统和存储系统的整体方案。水下采集系统设计并实现了水听器及TMR磁传感器接口电路的集成,通过24位的ADC(模数转换器)AD7175-8实现了模拟信号的转换。基于MSP430的定位系统集成了加速度传感器和GPS模块,用来检测浮标的位置和运动姿态。实现了传感器模块的驱动程序设计并将采集到的信号通过串口上传。基于Freertos的存储系统软件设计实现了SD卡的挂载与驱动,该系统通过spi总线驱动并读取AD7175-8转换完成的数据,通过串口接收定位系统上传的信息并实现了各类信息的存储。最后,论文给出了各模块功能测试的过程,测试结果表明,系统各模块均满足设计需求,能够实现对水下信息和浮标状态信息的有效采集,具有良好的稳定性。
【图文】：

浮标水动力学仿真步骤使用AQWA模块进行有限元建模时

浮标入水冲击仿真步骤
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P715.2

【参考文献】

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本文编号：2687541