水下滑翔器通信定位系统的设计与实现

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我国海域辽阔,蕴含海量海洋资源,开发潜力巨大。海洋的探测尤其是对海洋环境的立体三维监测以及海底资源的开发对我国有重要意义。水下滑翔器是目前最先进的海洋探测、海底资源开发的考察工具之一,具有航程范围广、导航能力强、能源消耗少等优点,可以搭载诸多传感器,通过改变自身浮力来完成上浮和下潜的滑翔运动,可以在水下连续作业高达数月之久。  本文以国家海洋公益性行业科研专项经费项目“水下滑翔器产品开发与应用示范”中的海上远程通信/定位以及多个水下滑翔器自组网为背景,着重对水下滑翔器移动终端系统、岸站中心服务系统、多个水下滑翔器自组网设计与仿真验证部分进行探究,主要包括铱星通信系统结构设计、数据帧结构制定、通信数传模块与GPS/铱星双模天线一体化设计、多个滑翔器组网编队可行性分析与仿真验证等内容,并给出系统的设计方案。  在硬件设计方面:通过铱星通信数传模块的性能进行对比分析并选择SBD9602模块;根据铱星数传模块的电源和作业参数要求,选择STM32作为控制器芯片;结合铱星通信特点以及GPS定位需求,选择U-box公司的NEO-6系列GPS模块采集水下滑翔器的自身位置信息;结合水下滑翔器特殊作业环境对尽量缩小通信模块的体积与大小的要求,设计与实现了GPS/铱星双模天线。  在软件设计方面:设计了数据通信传送格式帧结构,可以使数据传输更为高效、快捷;为保证远程通信的稳定和高效性,优化了水下滑翔器通信定位系统的工作流程;为了方便岸站控制人员操作,采用.net设计岸站控制软件。  通过一系列的测试获取了大量测试数据,通过对测试数据进行深入处理和分析,海上通信定位系统可以稳定、可靠的运行。考虑到单个水下滑翔器探测范围的局限性,通过分析多个水下滑翔器自组网的环境参数,研究多个滑翔器自组网路由协议AODV,并通过变换参数仿真验证了系统的可行性以及可靠性。该模型可适应于水下滑翔器编队组网以及协作通信。
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