| 【中文题名】 | 水下非接触式信号双向冗余传输技术研究及应用 |
| 【英文题名】 | The Research and Application of Technology on Underwater Wireless Redundant Communication |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-11-22 |
| 【中关键词】 | 非接触式,冗余,通讯,LED,水下,集成 |
| 【英关键词】 | Wireless,Redundant,Communication,LED,Underwater,Integrate,Navigation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线通信>水下通信（声纳通信）>> |
| 【论文摘要】 | 近些年来，海洋科技的发展越来越受到人类的重视。人类借助于一系列的作业工具，如采样器、原位传感器等进行大洋勘探，而这些作业工具通常是以水下机器人如ROV、AUV等为载体放置在大洋底部。因此作业工具和运载工具之间有双向通讯的要求。
大洋是一个非常特殊的工作环境，考虑到安全性以及方便性的因素，陆地上传统的通讯方式已经不能满足要求了。而且，大洋中的工作环境非常的恶劣，能在陆地上正常工作的设备到了海洋中也很有可能不能正常工作，因此，提供冗余设备是提高设备可靠性的必要手段。考虑到以上因素，对水下非接触信号双向冗余传输技术的研究已经成为进行大洋勘探必须解决的问题之一。
本论文提出了一种水下非接触式信号传输的方法—光学通讯，它应用光电转换原理将水中传播的光信号转换为电信号从而实现信号的传输。这一部分的工作内容包括光的波长的选择、光电元器件的选择、信号接收处理电路的设计。这些都是决定通讯指标的重要因素。另外，为了使设备能工作于海水中，本文设计了能经受较高压力的封装，以保证海水不渗透到壳体内部。水下的光学通讯方式有很多优点，例如：原理简单、硬件造价低、体积小等等。
ICL是另外一种... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-7 |
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目录 |
7-9 |
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第一章 绪论 |
9-18 |
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1.1 引言 |
9 |
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1.2 课题研究背景及意义 |
9-10 |
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1.3 国内外研究现状 |
10-15 |
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1.3.1 水下通讯技术概况 |
10-12 |
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1.3.2 国外水下无线通讯技术的发展现状 |
12-14 |
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1.3.3 国内水下无线通讯技术的发展现状 |
14-15 |
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1.4 课题目标及内容 |
15-18 |
|
1.4.1 课题目标 |
15-16 |
|
1.4.2 课题内容 |
16-17 |
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1.4.3 本章小结 |
17-18 |
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第二章 水下非接触式信号冗余传输技术的理论研究 |
18-32 |
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2.1 引言 |
18 |
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2.2 非接触式信号传输技术 |
18-19 |
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2.3 基于ICL的水下无线通讯 |
19-20 |
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2.4 水下光学通讯 |
20-23 |
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2.4.1 基于激光的水下通讯 |
21-22 |
|
2.4.2 基于LED的水下通讯 |
22-23 |
|
2.5 光在水中的传播特性的分析 |
23-28 |
|
2.5.1 纯水的光学特性 |
23-25 |
|
2.5.2 海水的光学特性 |
25-28 |
|
2.5.3 光波长的选择 |
28 |
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2.6 冗余的理论及其在水下无线信号传输技术中的应用 |
28-31 |
|
2.6.1 可靠性与冗余设计的概念 |
28-29 |
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2.6.2 简单的冗余系统—并联结构 |
29-30 |
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2.6.3 水下无线通讯的硬件冗余的必要性 |
30-31 |
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2.7 本章小结 |
31-32 |
|
第三章 基于LED的水下非接触式信号传输系统设计 |
32-51 |
|
3.1 引言 |
32 |
|
3.2 系统的整体结构 |
32-33 |
|
3.3 光电器件的选择分析 |
33-37 |
|
3.3.1 发光器件的选择及其驱动电路设计 |
33-34 |
|
3.3.2 光探测器件的选择及信号处理电路 |
34-37 |
|
3.4 基于硅光电池的系统设计 |
37-46 |
|
3.4.1 信号检测与处理电路 |
38-40 |
|
3.4.2 调制解调电路 |
40-43 |
|
3.4.3 光学探头的设计 |
43-44 |
|
3.4.4 耐压壳体的设计 |
44-46 |
|
3.5 基于光电二极管的系统设计 |
46-50 |
|
3.5.1 探测电路的设计 |
46-47 |
|
3.5.2 透光窗口的设计 |
47 |
|
3.5.3 电路和光学探头的壳体 |
47-50 |
|
3.6 本章小结 |
50-51 |
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第四章 水下非接触式信号双向冗余传输技术及其应用技术研究 |
51-69 |
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4.1 引言 |
51 |
|
4.2 水下非接触式信号双向冗余传输装置 |
51-52 |
|
4.3 系统电路设计 |
52-60 |
|
4.3.1 电路整体结构 |
52-55 |
|
4.3.2 软件串口 |
55-60 |
|
4.4 水下非接触式信号双向冗余传输技术在潜水器导航系统中的应用 |
60-68 |
|
4.4.1 传统潜水器导航定位系统 |
60-61 |
|
4.4.2 GPS导航系统的结构与工作模型 |
61 |
|
4.4.3 水下非接触式信号双向冗余传输技术在GPS潜水器导航中的应用 |
61-68 |
|
4.5 本章小结 |
68-69 |
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第五章 试验研究 |
69-80 |
|
5.1 LED无线光通讯试验 |
69-73 |
|
5.1.1 应用硅光电池的光学探头通讯试验 |
69-70 |
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5.1.2 应用透镜的光学探头通讯试验 |
70-71 |
|
5.1.3 应用光电二极管的光学探头通讯试验 |
71-72 |
|
5.1.4 试验结论 |
72-73 |
|
5.2 ICL通讯试验 |
73-74 |
|
5.3 耐压试验 |
74-75 |
|
5.3.1 耐压试验的设备 |
74 |
|
5.3.2 耐压试验 |
74-75 |
|
5.4 基于水下非接触式信号双向冗余传输技术的潜水器导航系统模拟试验 |
75-79 |
|
5.4.1 软件串口通讯试验 |
75-77 |
|
5.4.2 整体的模拟试验 |
77-79 |
|
5.5 本章小结 |
79-80 |
|
第六章 总结和展望 |
80-82 |
|
6.1 总结 |
80-81 |
|
6.2 展望 |
81-82 |
|
参考文献 |
82-85 |
|
致谢 |
85-86 |
|
科研成果 |
86 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.353271 |
