海洋浮标微系统结构设计与集成技术的研究.pdf

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1、硕士学位论文海洋浮标微系统结构设计与集成技术的研究ResearchonStructuralDesignandIntegrationTechnologyofMarineBuoyMicrosystem张津漠哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN407学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文海洋浮标微系统结构设计与集成技术的研究ResearchonStructuralDesignandIntegrationTechnologyofMarineBuoyMicrosystem硕士研究生：张津漠导师：谭晓昀教授申请学位：工程硕士学科：集成电路工程所在

2、单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN407U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonStructuralDesignandIntegrationTechnologyofMarineBuoyMicrosystemCandidate：ZhangJinmoSupervisor：Prof.TanXiaoyunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：IntegratedCi

3、rcuitEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文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

4、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

5、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。关键词：浮标微系统；水动力衍射；显示动力学；Freertos操作系统；MSP430-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Abstract

6、Marinebuoysareautomaticobservationplatformsforthemarineenvironmentandareanimportantpartofthemodernmarineenvironmentstereoscopicmonitoringsystem.Itischaracterizedbyall-weather,long-termcontinuousandfixed-pointmonitoring,anditcannotbereplacedbyothermeansofoceanmonitoring.Thistopicdesignsandimpl

7、ementsabuoymicrosystem,whichdesignsandsimulatestheshapeandinteriorlayoutofthebuoysystem,improvesthestabilityofthesystemstructure,andatthesametimedesignsandintegratesthedataacquisitioncircuitofthesystemtoensurethatthesystemcanbelong-termandrea