一種載波頻率自適應(yīng)水下通信裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及水聲通信領(lǐng)域，尤其是一種載波頻率自適應(yīng)水下通信裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 實(shí)際水聲信道非常復(fù)雜，它存在著水面和水底兩個(gè)界面。由于溫度、鹽度和靜壓力 的影響，水中不同深度聲速是不同的，存在著聲速垂直分布，會(huì)使聲波產(chǎn)生折射。上下邊界 的反射和在水中的折射使得實(shí)際水聲信道不是單途徑信道而是多徑信道。為了降低多徑干 擾的影響，通常采用非相干檢測方法。移頻鍵控通信方式可以采用非相干檢測方法實(shí)現(xiàn)。因 此，移頻鍵控在水聲通信中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 對(duì)于傳統(tǒng)的應(yīng)用于水聲通信中的移頻鍵控通信方式，載波頻率是固定的，這對(duì)適 應(yīng)不同海洋環(huán)境下復(fù)雜多變的水聲信道造成了很大的局限性。水下的聲傳播主要由傳播損 失、噪聲及信道的時(shí)變和空變性決定。傳播損失、噪聲和信道的特性受信道所處的環(huán)境和位 置影響比較大。比如，近岸地區(qū)與深海地區(qū)的聲傳播特性和信道特性差異就非常大。水聲通 信鏈路依據(jù)距離可分為五類：超長、長、中等、短、極短程信道。對(duì)一個(gè)工作距離在l〇-l〇〇km 的長程系統(tǒng)言，帶寬限制在幾kHz內(nèi)。中等距尚（l-10km)系統(tǒng)的帶寬在數(shù)十KHz的量級(jí)上。 只有在距離小于l〇〇m的條件下，才可以獲得多于100kHz的帶寬。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種載波頻率值可根據(jù)工作距離進(jìn)行調(diào)整 的水下通信裝置，以適應(yīng)復(fù)雜多變的水聲信道特性。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種載波頻率自適應(yīng)水下通信 裝置，包括水下移動(dòng)通信終端、中繼平臺(tái)以及陸地通信裝置；所述的水下移動(dòng)通信終端與中 繼平臺(tái)通過水聲信道進(jìn)行通信；中繼平臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)再通過有線信道或無線信道與陸地通 信裝置進(jìn)行通信，將采集的信息送給陸地通信裝置進(jìn)行存儲(chǔ)及分析；所述的水下移動(dòng)通信 終端包括測量模塊、控制模塊、編碼解碼模塊、調(diào)制器、解調(diào)器以及水聲換能器；所述的測量 模塊的輸出端連接控制模塊，控制模塊的輸出端連接編碼解碼模塊；所述的編碼解碼模塊 的輸出端連接調(diào)制器的輸入端；調(diào)制器的輸出端連接水聲換能器；所述的解調(diào)器的輸入端 與水聲換能器的輸出端相連接；解調(diào)器的輸出端連接編碼解碼模塊；所述的控制模塊的輸 出端還分別連接調(diào)制器的輸入端以及解調(diào)器的輸入端。
[0006] 進(jìn)一步的說，本實(shí)用新型所述的調(diào)制器包括頻率控制字寄存器組、二選一數(shù)據(jù)選 擇器、相位累加器、正弦ROM查找表、D/A轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器；單片機(jī)向所述的頻率控制 字寄存器組寫入與FSK載波頻率所對(duì)應(yīng)的的頻率控制字；基帶信號(hào)控制所述的二選一數(shù)據(jù) 選擇器輸出相應(yīng)的載波頻率控制字信號(hào)到相位累加器的輸入端；所述的D/A轉(zhuǎn)換器輸出經(jīng) 低通濾波器得到相應(yīng)的FSK信號(hào)。
[0007] 再進(jìn)一步的說，本實(shí)用新型所述的解調(diào)器包括依次連接的水聲換能器聲信號(hào)接收 裝置、接收電路、數(shù)字波形采集裝置以及信號(hào)處理裝置；所述的水聲換能器聲信號(hào)接收裝置 將接收到的FSK信號(hào)經(jīng)水聲換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)接收電路處理后輸入數(shù)字波 形采集裝置進(jìn)行數(shù)字波形采集，然后由所述的信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理。
[0008] 本實(shí)用新型的有益效果是，解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，使得載波頻率值可配 置，可根據(jù)信道的具體情況進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)信道的特性；并且本實(shí)用新型性能穩(wěn)定、精度 高、頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率改變時(shí)相位輸出連續(xù)、抗干擾能力強(qiáng)。
【附圖說明】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0010] 圖1是水下通信終端與陸地通信裝置進(jìn)行通信的原理框圖；
[0011] 圖2是水下移動(dòng)通信終端的功能框圖；
[0012] 圖3是FSK調(diào)制器功能結(jié)構(gòu)框圖；
[0013] 圖4是解調(diào)器的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡 化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān) 的構(gòu)成。
[0015] 如圖1所示的水下通信終端與陸地通信裝置進(jìn)行通信的框圖；
[0016] 一般來說，水下移動(dòng)通信終端為測量或檢測裝置，用來測量或監(jiān)測水下信息，如溫 度、壓力、聲音等。中繼平臺(tái)作為水下通信和水上通信的中繼點(diǎn)，可以是固定的，如在岸邊的 固定裝置；也可以是移動(dòng)的，如某些中繼平臺(tái)位于移動(dòng)著的母船上。水下移動(dòng)通信終端與中 繼平臺(tái)通過水聲信道進(jìn)行通信。中繼平臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)再通過有線信道或無線信道與陸地通 信裝置進(jìn)行通信，將采集的信息送給陸地通信裝置進(jìn)行存儲(chǔ)及分析。
[0017] 水下移動(dòng)通信終端的功能框圖如圖2。其中測量模塊測量或監(jiān)測得到的水下信息， 傳送給控制模塊，控制模塊將數(shù)據(jù)由編碼模塊進(jìn)行編碼，然后由調(diào)制器進(jìn)行2FSK數(shù)字調(diào) 制，2FSK通過水聲換能器由數(shù)字信號(hào)變成聲信號(hào)，通過水聲信道傳輸，經(jīng)中繼平臺(tái)接收后， 將采集的信息轉(zhuǎn)發(fā)到陸地通信裝置進(jìn)行存儲(chǔ)及分析。中繼平臺(tái)發(fā)送的命令和確認(rèn)信息經(jīng)水 聲信道傳輸后，通過水聲換能器由聲音信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)數(shù)字解調(diào)，解碼后傳送給控制模 塊。
[0018] 工作過程與步驟為：
[0019] 1、水下移動(dòng)通信終端最初被投放到水中預(yù)定位置時(shí)，根據(jù)與中繼平臺(tái)的距離依據(jù) 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定初始載波頻率進(jìn)行通信。
[0020] 2、在水下移動(dòng)通信終端移動(dòng)過程中，對(duì)水下移動(dòng)通信終端與中繼平臺(tái)的距離進(jìn)行 測量，測量方法為：
[0021] 通過發(fā)送時(shí)間信息收集報(bào)文進(jìn)行測量，將發(fā)送報(bào)文的時(shí)刻以時(shí)間戳的方式寫入到 報(bào)文中。假設(shè)報(bào)文從水下移動(dòng)通信終端沿正向路徑發(fā)送報(bào)文的發(fā)送時(shí)間戳為Tzl，中繼平臺(tái) 沿正向路徑接收到的報(bào)文的接收時(shí)刻為Tz2;水下移動(dòng)通信終端沿反向路徑接收?qǐng)?bào)文的接 收時(shí)刻為Tfl，中繼平臺(tái)沿反向路徑發(fā)送報(bào)文的發(fā)送時(shí)間戳為Tf2;設(shè)水下移動(dòng)通信終端與中 繼平臺(tái)的傳輸時(shí)延為td，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘偏差為At;
[0022]貝lj
[0023]Tz2=Tzl+td+At 式 1
[0024]Tfl =Tf2+td_Δt 式 2
[0025] 由上式可得
[0027] 則此時(shí)水下移動(dòng)通信終端與中繼平臺(tái)的距離：