水下光学无线通信系统的关键技术研究.pdf

中国海洋大学
硕士学位论文
水下光学无线通信系统的关键技术研究
姓名:隋美红
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:于新生
20090601
水下光学无线通信系统的关键技术研究要摘网络系统、自主式水下机器人燃际醯娜找嫫占埃;袢×⑾低场⒏时空分辨率、大时空尺度的海洋要素观测资料提供了一种全新的水下探测方法。但是,这些观测技术的应用需要高数据传输速率的无线通信技术的支持,以实现观测数据的传输及控制指令的交换。譬如,高清晰度的视频信号实时传输需要的传输容量。在军事方面,特别是在海上战争过程中,水下潜艇、水面舰艇、监测传感器之间的声音、图像、综合数据等信息的无线交换速率更为重要,而传统的水声通信技术虽然具有传输距离远、性能可靠等优点,但是水声通信技术存在着传输速率低、带宽窄、延时较长、功耗和体积大等缺陷,即使在近距离范围内,也难以达到的传输速率。因此,发展高效的近距离水下信息传输技术已成为海洋监测亟待解决的问题。与水下声学通信技术相比,光学通信技术可以克服水下声学通信的带宽窄、受环境影响大、可适用的载波频率低、传输的时延大等不足。首先,由于光波频率高,其信息承载能力强,可以实现水下大容量数据传输,目前可见光谱的水下通信实验可以达到传输千籌考兜穆肼剩黄浯危庋ㄐ啪哂锌垢扇拍芰强,不易受海水温度和盐度变化影响等特点,具有良好的水下电子对抗特性;第三,光波具有较好的方向性,如被拦截,会造成通信链路中断,使用户会及时发现通信链路出现故障,因此具有高度的安全保密性:第四,光波波长短,收发天线尺寸小,可以大幅度减少发射与接受装备的尺寸和重量,并且目前光电器件的转换效率不断提升,功耗不断降低,这非常适合水下探测系统设计对有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。本文针对水下高传输速率的光学无线通信系统设计中的关键技术问题,完成教至撕K庑诺赖奶氐悖üK怨獯渌纳⑸浜臀沼跋欤建立了基于生物光学拟合经验公式的水下光学通信系统性能分析方法,在此基础上构建了海水信道链路模式,该分析模式可根据不同区域、不同水深的海水状况对光信号在水下传输过程中的衰减作用进行评估,为水下光学无线通信系近十年来,随着水下光学或声学成像探测技术的快速发展,以及无线传感器如下工作:
杓屏嘶诜⒐舛ü和光电倍增管的水下光学通信试验系统,在实验室水槽中进行了水下光通信试验,验证了不同颗粒浓度对通信质量的影响,为水下光学通信系统的设计和应用提供可靠的依据。阅壳俺S玫募钢值髦品绞皆诮档臀舐肼市阅芗八璐砗头⑸涞墓夤β等方面进行了分析,分析结果表明髦扑枰5姆⑸涔β实停璞讣虻ィ调制方法,该方法继承了髦乒β世寐矢撸苑⑸涔β室G蟮的优点,同时在一定程度的降低了传输所需要的带宽,提高了信息的传输速率,但是在误码率性能方面不如,调制技术,仅能作为一种尝试方式,在具体应用中需要进一步改进。特点,并基于目前常用的两种线性分组码牒蚏耄岷螪蚈调制的通信系统,对水下光学通信系统的误码率性能进行仿真分析,为水下光学无线通信系统性能改善提供了理论依据。关键词:水下光学无线通信;海水衰减;调制与差错控制编码技术;传输误码率统整体设计提供了行之有效的分析方法。是水下光通信的较好选择。考虑到硇阅艿炔蛔悖岢隽艘恢中碌ú畲砜刂票嗦胍胨鹿庋尴咄ㄐ畔低持校治隽烁髦窒咝苑肿槁氲
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学位论文作者签名:嚆类红签字日期:凇B伞斡叭签字日期:⑽ǘ嘣日学位论文作者签名:硝美红签字日期:川年/月学位论文版权使用授权书独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的ⅲ撼嵋胖被扛悄构倚椭泵说模嚎关ㄖ或其他教育机构的学位或证书使本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含未获得用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ导师签字:
把引言海洋占地球表面积的%,不但蕴藏着丰富的资源,而且对全球的气候变化、人类经济以及社会发展都有着重大影响。譬如,全球温室效应、地球上的生命起人类从远古时期就开始了对海洋的探索活动,但是迄今为止,人类对大部分海域的了解都非常有限,许