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基于扩频技术的远程水声遥控系统研究

作者：彭纪肖 Publish: 2006-9-22 Hits:-

【中文题名】

基于扩频技术的远程水声遥控系统研究

【英文题名】

【学科专业】

通信与信息系统

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-9-22

【中关键词】

水声遥控,FSK调制,直接序列扩频技术,RAKE接收,信道估计,发射平台

【英关键词】

underwater acoustic remote control,frequency-shift-keying modulate,spread spectrum techniques,RAKE receiver,estimate of channel,transmitter,receiver,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>远动技术>远动化系统>远距离控制和信号、远距离控制和信号系统>

【论文摘要】

随着海洋开发的发展和国防建设的需要，水声遥控系统特别是远程水声遥控系统的研究受到了广泛的重视。水声信道是传播特性恶劣的无线信道之一，随着传输距离的加大，其传播特性更加复杂。长距离传输的信号衰减以及多径传播所造成的码间干扰是影响水声遥控系统性能的主要因素。扩频技术是一种能工作在低信噪比条件下的通信技术，并且它也是一种非常有效的抗多径干扰技术(特别是直接序列扩频技术)，加上它的隐蔽性和低截获概率性能，使得它在远程水声遥控系统中的应用越来越受到重视。本文对采用扩频技术的远程水声遥控系统进行研究。论文首先对水声通信的发展进行了综述，并对海洋水声信道特性进行了分析。根据远程水声遥控的特点，提出了采用FSK调制的直接序列扩频技术(DSSS—FSK)，目的是利用扩频技术的相关解扩来提高遥控系统的接收信噪比和抗多径能力。论文讨论了DSSS—FSK系统的工作原理和关键技术，着重研究了信道估计和RAKE接收技术。基于水声信道的声场模型，对DSSS—FSK系统的误码率和抗多径性能进行了仿真。论文还介绍了DSSS—FSK系统的硬件设计，包括基于DSP和DDS芯片的发射平台的硬件、程序设计、接收前置...

【论文题纲】

摘要	3-4
ABSTRACT	4-5
目录	5-7
第一章绪论	7-15
1.1 引言	7
1.2 水声遥控的发展与研究现状	7-13
1.2.1 水声通信信道的研究	7-9
1.2.2 水声通信技术的研究与发展	9-12
1.2.3 水声扩频通信的研究与发展	12-13
1.3 本文研究内容	13-15
第二章水声信道的分析	15-25
2.1 水声信道的传输特性及对水声通信的影响	15-20
2.1.1 海洋中的声速与声波传播模型	15-17
2.1.2 声能量的传播损失与环境噪声	17-19
2.1.3 声传播的多径效应	19
2.1.4 声传播的起伏效应	19-20
2.1.5 声传播的多普勒扩展效应	20
2.2 水声信道的声场模型	20-23
2.3 水声信道模型的仿真计算	23-24
2.4 本章小结	24-25
第三章基于扩频技术的远程水声遥控系统	25-51
3.1 远程水声遥控系统方案设计	25-28
3.1.1 水声遥控系统基本模型	25-26
3.1.2 远程水声遥控系统的技术指标和主要参数	26-27
3.1.3 基于扩频技术的远程水声遥控系统的组成	27-28
3.2 扩频基本原理	28-32
3.2.1 扩频通信的理论基础	28-29
3.2.2 直接序列扩频	29-30
3.2.3 伪随机序列	30-31
3.2.4 直扩系统抗干扰机理	31-32
3.3 采用 FSK调制的直扩系统	32-35
3.3.1 系统组成及工作原理	32-33
3.3.2 FSK调制及非相干解调	33-34
3.3.3 包络相关解扩	34-35
3.4 同步及多径估计	35-42
3.4.1 帧同步	36-37
3.4.2 码元同步及多径估计	37-39
3.4.3 系统同步与多径估计的仿真	39-42
3.5 RAKE接收	42-45
3.5.1 RAKE接收机的工作原理	42-43
3.5.2 固定插头时延的RAKE接收机	43-44
3.5.3 动态插头时延的RAKE接收机	44-45
3.6 信道编码	45
3.7 性能分析	45-50
3.7.1 DSSS-FSK水声遥控系统的性能仿真	45-49
3.7.2 信道编码对系统性能的改善	49-50
3.8 本章小结	50-51
第四章基于扩频技术的远程水声遥控系统的实现	51-76
4.1 发射平台设计	51-64
4.1.1 发射平台的硬件设计	51-60
4.1.2 发射平台的软件设计	60-63
4.1.3 发射系统的测试	63-64
4.2 接收试验样机设计	64-75
4.2.1 接收机模拟通道设计	64-68
4.2.2 接收信号处理程序设计	68-75
4.3 本章小结	75-76
第五章水声遥控系统湖试及数据分析	76-91
5.1 试验描述	76-78
5.1.1 试验场所描述	76-77
5.1.2 试验方案	77-78
5.2 试验过程	78-79
5.3 试验数据及分析	79-90
5.3.1 信道探测数据分析	79-80
5.3.2 1公里处接收信号数据分析	80-85
5.3.3 2公里处接收信号数据分析	85-90
5.4 本章小结	90-91
第六章全文总结	91-93
参考文献	93-96
致谢	96-98

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.347674



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