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随着科学技术的快速发展,水下无缆潜水器,也称自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)越来越多地被用于海洋资源的开发,AUV借助水声通信可不受控制缆线限制,大大增加执行水下作业的灵活性。其中尺寸小于2 m的微小型AUV(Micro-sized autonomous underwater vehicles,简称uAUVs)因灵活性高、操作方便、价格低廉,可以在更狭窄的受限水域执行测量、搜索、搜救、侦查等任务,成为AUV研究的一个热点方向。目前,uAUVs主要采用光或者无线电作为主要通信手段,要求潜器先上浮至水面并且传输距离有限;水声通信作为水下传输数据几乎唯一的有效手段,可以满足uAUVs的通信需求。与通用水声通信机或专用AUV水声通信系统不同,由于uAUVs尺寸、负载和成本的严格限制,对配套水声通信系统的设计、实现和工程集成提出更高的要求和挑战。考虑到uAUVs的应用场景,直接序列扩展频谱(DSSS)技术是目前可靠性最高的通信手段,适合对航行器下达重要的控制指令;正交频分复用(OFDM)技术的高速传输效率则适合大数据量传输。但由于声波在水下的传输速度较低,uAUVs移动通信过程中会造成多普勒扩展,导致接收信号的频率偏移,进而影响通信系统的载波恢复。此外,uAUVs往往工作在封闭、狭窄的受限水域,造成更为严重的多途扩展,导致同步捕获、码元解调的更大困难。本文基于uAUVs的水声通信需求,结合DSSS和OFDM调制体制,研究低复杂度的多普勒抑制技术和同步检测的硬件实现方案,设计一款微型水声调制解、调器。论文主要工作安排如下:1、针对微小型AUV搭载的有限计算能力处理器对Doppler估计与补偿实现低复杂度要求,采用可调采样率ADC进行多普勒的直接硬件补偿;针对工作于受限水域造成的长时延扩展,采用分段卷积技术提高系统同步检测性能;2、考虑uAU-Vs对水声通信系统的小尺寸、低成本和负载要求,采用低功耗的单片机进行水声MODEM的嵌入式软硬件设计;3、对本文设计系统进行海试和湖试实验验证。