水声通信半物理仿真平台的设计与实现

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水声通信是进行海洋开发和海洋监测的重要手段之一。由于水声信道本身的各种问题,比如窄带宽、大延迟、高噪声、严重多径衰落的时变、空变等特点,使得水声通信传输数据速率低,传输误码率高,由此水声通信技术成为当今最具挑战的通信领域之一。目前对水声通信的研究,主要集中于计算机仿真和水声Modem开发方面。厦门大学研究的《水声信道建模及其仿真平台的实现》利用Matlab建立仿真界面,对水声信道本征路径模型进行了仿真工作;西北工业大学的《水声扩频通信系统仿真研究》主要对扩频技术在水声通信中的应用做了仿真研究。计算机仿真虽然可以大大节省水声实验在人力,物力,才力等方面的开支,但是简化的水声模型无法全面模拟复杂的水声信道,从而造成仿真结果与实际应用难以切合的问题。因此现在很多研究机构也致力于水声Modem的开发,目的是希望在实际的水声通信中检验水声算法,提高水声通信质量。但是水声仪器设备的搬运布放,水声节点的供电耐压以及密封性,海上试验的高成本,低效率都成为水声通信实验不可避免的难题。本文针对目前水声通信面临的各种问题,提出了水声通信半物理仿真平台的概念。该平台集水声通信实验,水声数据采集回收及显示处理,水声算法仿真评估,水声算法在应用下载于一体,充分满足水声实验工作者对水声通信各方面研究的需求。课题研究的总体目标是为高可靠、高性能水声通信与组网技术的研究提供一个通用的仿真、验证、实验平台,为水声传感器网络通信算法和编解码技术的研究提供高效、准确、实时、灵活的技术支撑,基本解决水声通信面临的主要难题。课题基于水声半物理仿真软件控制平台,WIFI无线通信,水声传感器网络,以及FPGA芯片的串行配置特性实现。通过制定合理的通信协议,保证系统功能的准确实现。
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