差分Pattern时延差编码水声通信及其数据处理平台设计与实现

摘要

伴随着海洋事业的发展，具有覆盖面积广、灵活实时等特点的水下传感器网络技术日益成为资源勘探、环境监测、领海防御等方面重点发展的一项新兴技术。作为水声通信网的重要组成部分，水声 Modem负责各个通信节点之间的数据传输与交换，具有不可替代的作用，因此发展高效稳健的水声通信 Modem具有很强的必要性以及很好的应用前景。
　　论文首先阐述了Pattern时延差和差分 Pattern时延差体制的编解码原理，并通过仿真研究和湖试数据处理验证了差分Pattern时延差体制在抗码间干扰和抗多普勒方面的优异性能。在此基础上，论文提出了正交双通道调制的差分Pattern时延差水声通信方案，正交调制有利于减小通道间干扰，双通道工作方式进一步提高了系统的通信速率。其次论文对海豚Whistles信号进行了研究，并结合差分Pattern时延差体制提出了两种仿生隐蔽水声通信方法，对两种方法开展了水池试验研究，数据处理结果验证了其有效性和稳健性。
　　论文重点介绍了差分Pattern时延差编码数据处理平台的硬件设计、驱动程序编写以及算法的C语言实现，其中硬件设计主要围绕C6713最小系统板展开，详细阐述了时钟复位电路、电源电路、数据存储电路和数据转换电路等子模块的电路图设计以及差分Pattern时延差编码的C语言实现过程，解决了程序实现过程中的数据“边缘”问题。
　　论文通过电联调测试了该水声通信数据处理平台的性能，测试结果表明该平台能够实现信息的低误码解调。论文还需进一步优化该平台并验证其在湖试、海试等复杂环境下的可靠性。论文的研究成果有望为未来在我国海域建立具有自主知识产权的水声观测网和水声通信网络提供技术基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 立题背景和意义

1.2 水声通信体制

1.3 水声Modem国内外研究现状

1.4 论文的主要研究内容

第2章 差分Pattern时延差编码水声通信

2.1 Pattern时延差编码体制

2.2 差分Pattern时延差编码体制

2.3 DPDS仿真研究和湖试验证

2.4 双通道正交调制DPDS通信体制

2.5 本章小结

第3章 基于DPDS系统和海豚Whistles信号的水声通信

3.1 隐蔽水声通信

3.2 海豚Whistles信号特征分析

3.3 基于DPDS系统的仿生水声通信技术

3.4 基于M元DPDS系统的隐蔽水声通信

3.5 本章小结

第4章 差分Pattern时延差编码水声通信硬件平台设计和算法实现

4.1 C6713简介

4.2 C6713系统配置及外围电路设计

4.3 数据传输配置及测试

4.4 差分Pattern时延差编码的C语言实现

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢