海洋蕴藏着丰富的自然资源,深海观测数据连续和实时获取在海洋资源开发时起着重要作用。为了实时获取和传输在海洋石油开发时海底井口温度、压力等传感器数据,文中设计了潜标与水面钻井平台的单载波水声通信系统,并实现了该系统的嵌入式软件。系统使用具有指向性的收发合置换能器,用来抑制海底、海面以及其他钻井平台结构物声反射带来的多径干扰。由于潜标要长期布放在水下,系统设计了低功耗值班检测和水声通信两种工作模式。根据潜标数据传输水声通信机的应用场景设计系统总体方案和确定系统参数。论文通过对潜标和钻井平台附近水域进行实际噪声采集和分析环境噪声分布的情况,便于通信频带选择,通过比较不同通信特点选择单载波通信作为系统通信体制。通过对单载波时域均衡技术进行系统仿真实验,发现自适应均衡RLS算法的性能优于LMS,分数间隔判决反馈均衡器能对信道进行有效补偿,添加锁相环可以补偿随机相位。最终使用内嵌锁相环的分数间隔递归最小二乘判决反馈均衡器消除码间干扰。潜标水声通机由于需要长期布放在水下,所以需要添加值班检测模式,其检测原理是对先验信号进行信号频率估计。自适应Notch滤波器用于检测CW脉冲信号时,可以达到唤醒的目的。文中仿真分析了Notch滤波器对CW信号的响应特性,并在STM32上进行了算法嵌入式实现。随后完成了实时处理所必需的水声通信机底层数据传输相关驱动程序开发。论文在TMS320C6655型号DSP上实现了单载波水声通信算法,采用了内嵌锁相环的分数间隔递归最小二乘法判决反馈均衡器消除码间干扰。为了实现实时处理,运用了FFT计算线性卷积、叠接相加法等实时处理技术,并且采用了EDMA数据传输、DSP内存合理分配和使用标准库函数等方式优化DSP程序,极大减少了DSP运算时间,最终测试证明通信机满足实时处理要求。最后通过实验室电联调、水池试验和松花湖外场试验数据处理对潜标水声通信机功能和稳定性进行验证,试验结果表明潜标水声通信机软件能够正常工作,稳定性好,满足设计要求。