一種載波頻率自適應水下通信裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及水聲通信領域，尤其是一種載波頻率自適應水下通信裝置。
【背景技術】
[0002] 實際水聲信道非常復雜，它存在著水面和水底兩個界面。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，會使聲波產生折射。上下邊界 的反射和在水中的折射使得實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現。因 此，移頻鍵控在水聲通信中得到了廣泛的應用。
[0003] 對于傳統的應用于水聲通信中的移頻鍵控通信方式，載波頻率是固定的，這對適 應不同海洋環境下復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境和位 置影響比較大。比如，近岸地區與深海地區的聲傳播特性和信道特性差異就非常大。水聲通 信鏈路依據距離可分為五類：超長、長、中等、短、極短程信道。對一個工作距離在l〇-l〇〇km 的長程系統言，帶寬限制在幾kHz內。中等距尚（l-10km)系統的帶寬在數十KHz的量級上。 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。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是：提供一種載波頻率值可根據工作距離進行調整 的水下通信裝置，以適應復雜多變的水聲信道特性。
[0005] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種載波頻率自適應水下通信 裝置，包括水下移動通信終端、中繼平臺以及陸地通信裝置；所述的水下移動通信終端與中 繼平臺通過水聲信道進行通信；中繼平臺獲得的數據再通過有線信道或無線信道與陸地通 信裝置進行通信，將采集的信息送給陸地通信裝置進行存儲及分析；所述的水下移動通信 終端包括測量模塊、控制模塊、編碼解碼模塊、調制器、解調器以及水聲換能器；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 的輸出端連接調制器的輸入端；調制器的輸出端連接水聲換能器；所述的解調器的輸入端 與水聲換能器的輸出端相連接；解調器的輸出端連接編碼解碼模塊；所述的控制模塊的輸 出端還分別連接調制器的輸入端以及解調器的輸入端。
[0006] 進一步的說，本實用新型所述的調制器包括頻率控制字寄存器組、二選一數據選 擇器、相位累加器、正弦ROM查找表、D/A轉換器以及低通濾波器；單片機向所述的頻率控制 字寄存器組寫入與FSK載波頻率所對應的的頻率控制字；基帶信號控制所述的二選一數據 選擇器輸出相應的載波頻率控制字信號到相位累加器的輸入端；所述的D/A轉換器輸出經 低通濾波器得到相應的FSK信號。
[0007] 再進一步的說，本實用新型所述的解調器包括依次連接的水聲換能器聲信號接收 裝置、接收電路、數字波形采集裝置以及信號處理裝置；所述的水聲換能器聲信號接收裝置 將接收到的FSK信號經水聲換能器將聲信號轉換為電信號，經接收電路處理后輸入數字波 形采集裝置進行數字波形采集，然后由所述的信號處理器進行信號處理。
[0008] 本實用新型的有益效果是，解決了【背景技術】中存在的缺陷，使得載波頻率值可配 置，可根據信道的具體情況進行調整，以適應信道的特性；并且本實用新型性能穩定、精度 高、頻率轉換速度快、頻率改變時相位輸出連續、抗干擾能力強。
【附圖說明】
[0009] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0010] 圖1是水下通信終端與陸地通信裝置進行通信的原理框圖；
[0011] 圖2是水下移動通信終端的功能框圖；
[0012] 圖3是FSK調制器功能結構框圖；
[0013] 圖4是解調器的原理框圖。
【具體實施方式】
[0014] 現在結合附圖和優選實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡 化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關 的構成。
[0015] 如圖1所示的水下通信終端與陸地通信裝置進行通信的框圖；
[0016] 一般來說，水下移動通信終端為測量或檢測裝置，用來測量或監測水下信息，如溫 度、壓力、聲音等。中繼平臺作為水下通信和水上通信的中繼點，可以是固定的，如在岸邊的 固定裝置；也可以是移動的，如某些中繼平臺位于移動著的母船上。水下移動通信終端與中 繼平臺通過水聲信道進行通信。中繼平臺獲得的數據再通過有線信道或無線信道與陸地通 信裝置進行通信，將采集的信息送給陸地通信裝置進行存儲及分析。
[0017] 水下移動通信終端的功能框圖如圖2。其中測量模塊測量或監測得到的水下信息， 傳送給控制模塊，控制模塊將數據由編碼模塊進行編碼，然后由調制器進行2FSK數字調 制，2FSK通過水聲換能器由數字信號變成聲信號，通過水聲信道傳輸，經中繼平臺接收后， 將采集的信息轉發到陸地通信裝置進行存儲及分析。中繼平臺發送的命令和確認信息經水 聲信道傳輸后，通過水聲換能器由聲音信號變為電信號，經數字解調，解碼后傳送給控制模 塊。
[0018] 工作過程與步驟為：
[0019] 1、水下移動通信終端最初被投放到水中預定位置時，根據與中繼平臺的距離依據 經驗數據確定初始載波頻率進行通信。
[0020] 2、在水下移動通信終端移動過程中，對水下移動通信終端與中繼平臺的距離進行 測量，測量方法為：
[0021] 通過發送時間信息收集報文進行測量，將發送報文的時刻以時間戳的方式寫入到 報文中。假設報文從水下移動通信終端沿正向路徑發送報文的發送時間戳為Tzl，中繼平臺 沿正向路徑接收到的報文的接收時刻為Tz2;水下移動通信終端沿反向路徑接收報文的接 收時刻為Tfl，中繼平臺沿反向路徑發送報文的發送時間戳為Tf2;設水下移動通信終端與中 繼平臺的傳輸時延為td，兩個節點的時鐘偏差為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] 則此時水下移動通信終端與中繼平臺的距離：