海洋安全事关国家安全,水声通信技术是维护海洋安全的重要技术,也是世界上主要强国争相发展的关键技术。相比于水下光通信和水下电磁波方式,水下声通信技术具有传输距离远、传播损失小和使用灵活等优点,被广泛用于水下数据传输。然而水声信道具有时变性强,并伴随着严重的多径效应以及多普勒拓展,其复杂程度远超陆上无线信道。直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS）通信技术具有抗干扰性能强、保密性高、选择性寻址能力强等优点,被广泛应用于水下通信领域。本文采用直接序列扩频通信技术、基于数字信号处理器（Digital Signal Processing,DSP）和外围芯片设计实现了水声通信系统,独立完成了水声通信机的软硬件部分,并开展了多次海试和湖试试验测试通信机性能,实测数据显示该系统性能稳定,且具有较强的抗干扰能力。本文主要完成了以下工作:（1）为了降低扩频码同步技术对硬件的依赖,提高水声通信机的抗噪声性能,本文对传统直接序列扩频码同步技术进行了改进。扩频码同步技术包括码捕获和码跟踪两个阶段。在码捕获阶段,本文采用双倍补零法扩展接收信号与接收机本地扩频码序列,使两者满足基二快速傅里叶变换运算的要求;采用相干累加和非相干累加相结合的方法对接收信号进行处理,提高系统的抗噪声能力;在控制逻辑部分采用蓄水池抽样算法来确定范围内载波频偏值的计算顺序,无需按照固定顺序遍历范围内的载波频偏值,从而减少了计算量。在码跟踪阶段,本文采用了全时间超前-滞后非相干相关同步跟踪回路,采用双（?）值延迟锁相环的设计,扩大了跟踪范围,降低了失锁概率。然后利用科斯塔斯环（Costas）实现载波恢复,利用巴克码的强自相关性实现帧同步。（2）本文基于软件无线电的设计方法,采用高性能DSP（TMS320C6747）实现了基于直接序列扩频技术的水声通信机。利用C语言实现通信算法,并结合数学库对其进行优化;对内存进行动态管理,最大效率地利用内存;根据水声通信机的实际需求,制定详细的方案,选用合适接口和器材,最后利用软件进行实现。基于本文技术研发了直接序列扩频水声通信机,分别于2020年至2022年间多次在黄海海域、三亚南海和湖北恩施水布垭水库开展了海试和湖试试验,经试验测试该通信系统的码元速率为40bps,扩频增益为127,误码率低于10-4,表现出较高的实际应用价值。本系统可搭载于潜标、浮标、无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）、自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）和无人舰/艇等无线海洋观测装备,用于海洋信息的观测、探测和开发,实现水下设备间的无线数据传输;