综合式水下通信设备的设计与实现

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文综合式水下通信设备的设计与实现硕士研究生：曲征指导教师：乔钢教授学科、专业：水声工程论文主审人：赵安邦教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文综合式水下通信设备的设计与实现硕士研究生：曲征指导教师：乔钢教授学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2017年12月22日论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngDesig

2、nandImplementationofIntegratedUnderwaterCommunicationDeviceCandidate:QuZhengSupervisor:QiaoGangProf.AcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Dec.22,2017DateofOralExamination:May,2018University:HarbinEngineeringUniversit

3、y哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门

4、或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着海洋资源开发的不断深入，水下作业变得普遍起来。水下机器人一定程度上能满足入水作业的需要，但因成本过高，大

5、部分情况下，仍需蛙人入水作业。一款应用于蛙人的水声通信设备能保证水下作业顺利完成，保护蛙人的生命安全。本文设计了一种综合式水下通信设备，该设备能完成近距离的模拟语音通信和远距离的数字指令通信。文章通过算法和硬件两方面详细介绍水下通信设备，包括水下通信设备的工作原理、算法实现以及总体硬件结构等。算法方面根据需求，选择单边带作为设备的模拟通信算法。通过分析韦瓦法单边带调制过程，提出了直接频谱搬移的单边带实现方法。并针对模拟语音通信的缺点，对语音进行降噪、发射均衡、音量自动调节等优化处理。数字通信算法则选择扩频算法，通过多普勒估计对扩频算法改进，使之能更好

6、的适应实际信道条件。算法选定后，在TMS320C6748平台上进行了算法实现，给出了算法的实现流程图，并对算法的运算时间进行优化。硬件方面主要分为信号处理平台的搭建与驱动编写。根据两种算法，搭建了数字信号处理模块、数据采集模块、前放模块、功放模块以及电源模块。各模块分别详述了选型标准，电路结构。同时，完成了数据采集模块的驱动编写，保证设备正常运行。通过仿真验证了算法的可行性，电联调检查硬件电路状态。于水池对设备进行测试，水池试验表明设备工作在正常状态，能进行语音对讲和指令收发。语音清晰可辨，指令传输稳定符合设计要求。最后，外场试验验证了设备的通信距离

7、。关键词：水声通信；综合式；单边带；扩频ABSTRACTWiththefurtherdevelopmentofoceanresources,underwateroperationbecomesmorecommon.Underwaterrobotscanmeettheneedofunderwateroperationtosomeextent,butbecauseofthehighcost,inmostcases,frogmanisstillnecessary.Awater-acousticcommunicationdeviceusedforfrogma

8、ncanguaranteethesmoothoperationofandprotectthefrogman’