在这个科学技术急速发展的信息时代中,人类对资源利用与开发的目光逐渐从陆地转向了面积更广阔的海洋。伴随着人类对海洋资源的深入探索,能够准确对水声采集信号进行预处理以及实时可靠通信传输的声纳浮标信号采集系统已然成为了海洋资源研究的热点。本文针对水声信号动态范围大以及声纳浮标系统实时性与可靠性差等缺陷,对声纳浮标信号采集系统中微弱信号预处理、高可靠数据传输以及数据压缩编码技术进行深入的研究,并且基于可视化操作界面设计了一款宽动态范围、可靠性与实时性好的声纳浮标信号采集系统。本文根据声纳浮标信号采集系统需求,分析了声纳浮标信号采集系统的系统组成、工作原理、系统主要功能以及技术指标,完成了声纳浮标信号采集系统总体结构设计。为了解决系统中如何获取微弱水声信号、如何保障数据传输可靠性和实时性等问题,明确了声纳浮标信号采集系统中三大关键技术:微弱信号预处理技术、高可靠数据传输技术与数据压缩编码技术。为了声纳浮标信号采集系统能够准确获取水下水声信号,本系统对微弱水声采集信号进行预处理。本文根据水下微弱水声信号采集范围为几个微伏至几百微伏量、水声信号采集通频带范围为100Hz-20k Hz等条件提出了系统水下差分微弱水声信号预处理的各项技术指标,并通过技术指标完成了微弱信号预处理模块软硬件设计,最终实现了固定增益80d B、动态增益40d B、频带范围为100Hz-20k Hz、采样频率60k Hz的声纳浮标信号采集系统微弱水声信号采集。针对声纳浮标信号采集系统内部多通信协议交互时会出现数据可读性低等缺陷,本系统基于Modbus通信协议实现高可靠数据通信传输。本系统数据通信主要分为同轴电缆和网络通信,本文基于两种数据通信完成通信接口硬件设计,并根据Modbus通信协议格式设计声纳浮标信号采集系统同轴电缆与以太网协议帧数据格式,完成了系统数据传输通信协议软件设计;最后采用MFC完成可视化界面软件设计。为了减少大量水声采集数据在通信传输时的传输时延,提高声纳浮标信号采集系统的传输实时性,本系统对水声采集数据进行压缩处理。同时基于水声采集数据完整性的考虑,本系统采用无损压缩对数据进行处理。通过各类无损数据压缩算法性能对比,最终采用LZW压缩算法作为本系统数据压缩的方法。此外,对传统LZW压缩算法中影响压缩性能的字典内存大小与字典更新方式的缺陷进行了优化,进一步加强LZW压缩算法的算法性能。最后并对改进优化后的LZW压缩算法进行算法准确性与压缩性能的验证。为了验证声纳浮标信号采集系统的可行性,分别对本系统中三大关键技术进行实验测试,并在消声水池实验环境下对整个声纳浮标信号采集系统进行联合性能测试。实验测试结果表明,本系统满足实际设计需求,在声纳浮标信号采集领域具有极大的应用价值。