摘要
随着海洋资源的不断开发利用，无人潜航器(Unmannedunderwatervehicle，UUV)以其体积小、成本低和自主性强等特点被广泛应用，它能够在危险或者未知的水域执行任务。由于无人潜航器与母舰之间在水中的信息交互依赖声波传播，其容易受到海洋复杂环境的影响，这也就对无人潜航器水声通信系统性能提出更高的要求。 为此，本文针对微小型无人潜航器水声通信系统展开研究与设计，搭建水声通信系统数据发送终端、数据采集终端，构建分层式微小型无人潜航器水声通信架构；并以此为基础，针对海洋复杂环境对水声通信系统产生的相关问题进行研究，建立数学模型，研究硬件实现方案，对搭建的系统进行实验测试。具体内容如下： （1）针对通信信号在水下复杂环境中检测困难的问题，本文将经验模态分解（EMD）算法与PCA技术相结合，采用基于主成分分析的完全正交经验模态分解算法(PEMD)对信号进行特征提取，相较于传统的EMD算法，PEMD算法能够更加有效地提取目标信号，且计算量较少，能够降低硬件系统的功耗，提高信号的传输效率。 （2）针对传输信息会受到水声信道的噪声影响和信号发生衰减，导致传输的信息出现失真和接收端产生判决错误，本文采用基于RA码的三种译码算法进行了仿真分析与实验验证，结果表明优选的MS译码算法比BP译码算法和LLR-BP译码性能更好同时降低硬件系统计算量，更容易满足微小型无人潜航器的水声通信要求。 （3）在分析系统各项需求的基础上，对硬件模块进行了优化设计，完成了硬件系统的整体搭建；为了准确识别数据信息，本文在发送信号和接收信号之间设计通信协议来提升数据传输的稳定性，减少通信过程中数据丢失，为水声通信系统提供了一种更加高效、可靠的数据传输方式。 最后，通过对搭建的水声通信系统进行实验仿真验证，结果表明本文所设计的水声通信系统具有高速、低功耗、低成本等特点，满足微小型无人潜航器的设计要求，能够达到可靠、安全、高效的水声通信目的。
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