基于全相位FFT的水声遥控接收器的设计

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随着人类对海洋开发和利用日益深入,越来越多的海底设备得到广泛地应用。在众多海洋活动中,人们对水下信息传输的需求越来越大,其中水声遥控系统占据着非常重要的地位。传统水声遥控系统多用于军事领域,它设计复杂、成本很高的缺点限制了其在民用领域的应用,因此设计开发适合民用的水声遥控系统具有重要和广泛的意义。  本课题研究并设计了一种具有低成本、低功耗、实用性强和可靠性高等特点的民用水声遥控系统接收器,该接收器受控于甲板上发来的水声遥控编码信号,根据接收到的遥控指令,实现远程解锁或远程控制等功能。该系统可在海洋石油管道监测、海底电缆故障维修、打捞定位和深海捕捞等方面发挥重要作用。  课题研究的主要内容和所做工作如下:  1、对海洋水声信道的传播特性进行分析,对水声关键技术进行了综述,并结合水声遥控系统的要求对系统信号传输方案进行设计,主要包括信号的编码方式和调制解调方式。  2、由于FFT鉴频存在精度不高、频谱泄漏等缺点,引入全相位FFT频谱分析,并采用FFT/apFFT频谱校正算法对信号进行精确鉴频。对该算法进行MATLAB仿真,根据得到的结果,确定该算法具有可行性。  3、实现了基于Cortex-M4处理器的水声遥控系统接收器硬件设计,主要包括实现微弱水声信号的放大、混频和滤波电路,解锁电路的设计等。实现了水声遥控系统接收器的软件设计,主要包括工作模式、FFT/apFFT频谱校正算法及外设控制程序等。  4、联合水声遥控发射器在实验室环境下进行了测试,实际测试了接收器的遥控距离、接收灵敏度、可靠性等,达到了预期的研究目标,为进一步的技术升级工作奠定了基础。
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