中型錨系無線聲吶浮標系統(tǒng)設計研究

姚傳惠

[摘 要] 聲吶浮標測試系統(tǒng)是模擬水下發(fā)出信號，產(chǎn)生檢測聲吶浮標的主要工作狀態(tài)和性能，在有限直徑的限制中，設計了相關單點錨系聲吶浮標，更適合當時的環(huán)境特征，并且在浮標使用無線以及通信鏈路的情況下，實現(xiàn)在線系統(tǒng)操作，維護工作將變得無比簡單。聲吶浮標的測試系統(tǒng)是在計算機平臺上建立的，按照具體的浮標數(shù)據(jù)格式以及模擬技術設備，達到聲音傳輸?shù)哪康摹Ｔ诖酥型窘⑺犉麝?，采用低功耗的電路對水下聲信號進行采集，并且做出存儲和實時處理。系統(tǒng)的結構性問題可不用考慮，采用一定的方式作出一些系統(tǒng)的拆除工作，實現(xiàn)能源的有效補給，并且為聯(lián)合供電提供一定的信息基礎，完成實際應用的具體要求。

[關 鍵 詞] 聲吶浮標；單點錨系；光電滑環(huán)；測試系統(tǒng)

[中圖分類號] TB56 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）19-0188-02

聲吶系統(tǒng)具有回收便捷，本體噪聲對接收信號的影響較小的特征，成為實現(xiàn)水下目標信號收集的最好搭載平臺，可以長時間地觀測所需場合，在一定程度上發(fā)揮較好的作用，使用頻率最高的是錨系聲吶浮標。在反潛戰(zhàn)和海洋開發(fā)中的用途非常大，當然在經(jīng)濟領域的使用也較多，到目前都得到了廣泛的運用，因此，配套的浮標測試系統(tǒng)也應運而生。本文初步介紹了一個直徑3 m的浮標體的聲吶浮標，其中使用了其他設備，并配備了相關的無線電等通信設施，大大提高了該設備的使用頻率和擴大了有效范圍。在輕鎧裝光電滑環(huán)纜的使用中，更能挑選錨系結構的使用，在海洋試驗中已經(jīng)不存在任何問題了。

不同類型的浮標在工作中處于不同的無線通信等頻道內，功能側重也有所不同，并可在水下作為信號系統(tǒng)加以處理。聲吶浮標測試系統(tǒng)屬于仿真技術、計算機技術以及時聲吶技術等內容相結合的產(chǎn)物。模擬的方法是聲吶浮標所需的各種信號，并且采取模擬的方法產(chǎn)生各種信號，不論在哪種環(huán)境，都能產(chǎn)生一種正常的工作狀態(tài)，發(fā)揮主要的工作性能。聲吶浮標測試系統(tǒng)是一種仿真系統(tǒng)，對羅盤和水彩傳感器等設備都有仿真的功能，模擬水下任意陣元接收主要的信號。在計算機內部可實現(xiàn)數(shù)學模型的計算和相關數(shù)據(jù)的融合，在很大程度上可對硬件電路編碼乃至驅動放大以及數(shù)字信號做出正確的反饋，并且實行高速串行以及運輸。

一、組織構造

必須選用直徑為3 m的圓盤型浮標體作為重要的載體，單點錨是最佳的處理方式，在水面浮標體搭載的通信中，對信號的處理十分關鍵，需要正確的設備，實現(xiàn)二者之間的光電滑環(huán)纜的有效連接。系統(tǒng)主要使用了兩種效果好且常見的通信方式，一種是北斗RDSS，一種是無線電臺。在試驗的同時，加強與控制中心的合作，系統(tǒng)采取了一種光電聯(lián)合的狀況，提供電量，可延長工作時間。

二、錨系系統(tǒng)

任何一種系統(tǒng)都需要設計參數(shù)，這體現(xiàn)了設計理念，同時也反映了系統(tǒng)要求，并是實踐需要的一部分。錨系系統(tǒng)的設計參數(shù)大體是：耐受風速≥64.6 m/s，波高≥22.5 m，流速≥196.2 cm/s，典型海深300 m。錨系長度與水深的關系是相當于其3倍，工作拉力和破斷力都有相應的要求，水面標體和水下設備都采用了最先進的設備，在光電滑環(huán)處進行連接，其中的結構主要由光電滑環(huán)和光電復合纜組成，這成為電源和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾d體。光電滑環(huán)應該在卸除水面浮標體漂移以及旋轉所產(chǎn)生的扭力中發(fā)揮作用，其中的配置并不復雜，只有兩個自由度的俯仰橫搖機構，這樣做的好處是能夠盡可能地減輕接觸點的水平剪切力。在實踐中發(fā)現(xiàn)，光電復合電纜作為輕鎧裝纜存在，力量的增強可采用卡夫拉。在系統(tǒng)設計中，為了維護系統(tǒng)的安全，有效解決問題，實現(xiàn)相關任務的完成，在整體抗拉力和破斷力上都要高于系統(tǒng)的全面設計。

三、信號的采集與處理

信號的采集處理是整個系統(tǒng)運行和信息傳輸?shù)年P鍵，在相關圖示中顯示，控制板為管控單元，使用具體型號的設備實行邏輯控制，在外設電源通斷以及數(shù)據(jù)交互中實現(xiàn)有效控制。處理器的使用上要用固定規(guī)格的產(chǎn)品，實現(xiàn)SRIO與控制板交互等形式的使用，做到存儲容量的固定化，要將讀寫速度控制在500 Bps以上，采集板要實現(xiàn)采集信號路數(shù)的固定化，采樣率必須保證在5 ksps～20 ksps步之間，方便調整，做出量化采集。在電路板配置上要注重電檢測模塊的使用和裝置，一定要按照具體的溫度和電流電壓進行合理的檢測，不能超出固定的范圍，也不能突破應用的要求，在采用系統(tǒng)顯控界面中，實現(xiàn)監(jiān)控和事后的有效分析，能進一步加大研究的力度和提升科學化的應用水平。

四、無線傳輸?shù)逆溌烦尸F(xiàn)

浮標的使用以及控制中心的數(shù)據(jù)交換，乃至相關指令傳遞都會對無線通信產(chǎn)生一定的影響，使之發(fā)揮作用。一般情況下都在視距范圍內，但如果超出視距范圍，則采取北斗RDSS短報文做出簡單的指令控制，在線進行系統(tǒng)維護中，應該實現(xiàn)系統(tǒng)維護的有效性和科學性，保證電臺的頻率傳播正常，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效輸出，但數(shù)據(jù)的速率達11 Mbps，屬于最佳狀態(tài)，覆蓋的程度和范圍也是最符合實際的，并不會突破50公里，只要在使用狀況中保證通視就可以了。

五、數(shù)據(jù)傳輸體制

聲吶、雷達設備的目標模擬系統(tǒng)側重于目標信號的仿真，并建立單向數(shù)據(jù)傳輸體制，完善整體系統(tǒng)的有效性發(fā)揮。作為聲吶浮標測試系統(tǒng)，在提供水下仿真數(shù)據(jù)的同時，對浮標內部各模塊的工作狀態(tài)，并且涉及雙向的數(shù)據(jù)傳輸體制，盡可能地發(fā)揮其作用，在上傳信息中，可發(fā)揮高速傳輸?shù)奶卣?，PCI總線的傳輸速率達到一定狀況時，對該串行接口可滿足浮標的設備工作需求。對信息傳輸采用并行的方式，浮標各模塊關鍵檢點的狀態(tài)信息應該被充分利用和提取，作為單行數(shù)據(jù)進行傳播，實現(xiàn)單片處理后，達到有效目標，進而從計算機固定接口接入。狀態(tài)顯示良好后，才能產(chǎn)生效用價值，當傳達信息對浮標模塊的工作狀態(tài)予以全面顯示時，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)并不大，跟上傳的仿真數(shù)據(jù)相比，難以相提并論。如果狀態(tài)信號的刷新率不高的話，數(shù)據(jù)率也比較小，對上傳信號的表現(xiàn)相比也呈現(xiàn)不佳的狀態(tài)。在設計中，任何非對稱的數(shù)據(jù)傳輸都會造成信號的分割不同，存在一定不同的分類，在設計中應采取有效的傳輸方式，比如非對稱的數(shù)據(jù)傳輸方式。在不同類信號的分割與對稱上，能對數(shù)據(jù)傳輸以及分布提供較好的輸入與輸出形式，實現(xiàn)一定的邏輯控制難度，進一步增加信息的開發(fā)深度。

六、系統(tǒng)開發(fā)技術

在系統(tǒng)使用和開發(fā)中，技術使用很多，設計重點集中在PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸上，并且對硬件系統(tǒng)做出詳細的布置，對高速計算機以及相關系統(tǒng)的擴展情況作出一定的處理，形成各種有機電路組成的狀況，當計算機完成水下聲信號的仿真運算時，要作出相關系統(tǒng)的測試以及內容的整治。對PCI擴展卡的仿真訓練，做出數(shù)據(jù)格式化處理，實現(xiàn)更大程度上的技術完善。發(fā)揮驅動能力，提高外圍輸出水平，形成較完整、科學的電路體系，為整個系統(tǒng)的運作奠定基礎。對外圍電路輸出做出浮標數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和完善，并且找到正確的接口，利用串行的位速率，提高數(shù)據(jù)的運算速率，形成良好的制作邏輯，利于系統(tǒng)對信息和數(shù)據(jù)的處理。

很多接口電路都做出了相關先進的設計，要使用有效的控制程序對總線進行控制，在高層使用中，可極大地對主設備接口做出規(guī)定，最大的傳送效率達到一個值，而在設計中多采用非易失存儲器，進而對相關的設備進行設置，數(shù)據(jù)傳輸應該作為一種郵箱的寄存方式進行，并且具有接收的功能，在反饋信息上有更大用處，對數(shù)據(jù)傳輸以及相關控制有更加系統(tǒng)化的分布，可實現(xiàn)對外部接收的接口狀態(tài)和口令的使用，很大程度地使用到反饋機制的使用上，能極大程度地為PCI總線的布置上做出一定的規(guī)范和要求。

機器芯片的主要功能是輸出數(shù)據(jù)，并且實現(xiàn)其連續(xù)性發(fā)揮，在實驗測試應用的基礎上，對相關行為進行FIFO的信息儲備和使用，通過有效的處理，對相關任務做出一定形式任務的疏導，包括實際任務的安排，并能利用好該技術，爭取在S5933兩次DMA中斷之間，而操作系統(tǒng)的中斷響應更加會反應一切時間驗證，乃至數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行耘c極大的連續(xù)，如此系統(tǒng)中斷的時間就能實現(xiàn)更好的控制，以避免更大形式的任務安排，強化相關技術的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，并能實現(xiàn)更大程度的技術交替和互通。

在FIFO的控制邏輯中一定要保證其數(shù)據(jù)傳輸不存在間斷現(xiàn)象，并能寫出相關的邏輯內容，在2個有效的數(shù)據(jù)之間實現(xiàn)輪流交換的控制狀態(tài)，因為2個數(shù)據(jù)控制的狀態(tài)在輸入與輸出中存在總量一定，具體內容有所差異的狀況，因此，對內部的FIFO與外部的具體狀態(tài)信號是有一定差別的，于是表現(xiàn)出具體的信號差異，在各種時序邏輯電路的選拔和使用中能展現(xiàn)邏輯本身所涉及的具體信號狀態(tài)，實現(xiàn)一切時序邏輯以及電路組合狀況，能在一定的設計中完成，達到一種平衡狀態(tài)。在盡可能良好的狀態(tài)下做出相關選擇，對采用相關的電子設備乃至各種設計路線以實現(xiàn)系統(tǒng)整體設計，完善運作程序。

在邏輯有效控制下，才能與設備和技術形成完整的技術狀態(tài)，完成更加有效的形式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出與錄入，并且在有機狀態(tài)下，能針對初始化的默認狀態(tài)加以重現(xiàn)的審視，拓展和開發(fā)各種應用程序的具體作用，更大效率地發(fā)揮主要系統(tǒng)的復位，在一切支援性力量到位的情況下，能提升執(zhí)行能力的擴展，提升前短脈沖提取信息的能力。注重系統(tǒng)本身的邏輯程序，對部分零件和狀態(tài)復位是有很大幫助的，有助于命令的執(zhí)行，并可實現(xiàn)更大程度的程序的科學操作，對無線聲吶在浮標系統(tǒng)的使用會產(chǎn)生較為有效的作用，并且能積極發(fā)揮邏輯效力，在一定程度上發(fā)展出一種有效的結果，利用相關的設計研究。

七、結語

本文從中型錨系聲吶浮標無線鏈路系統(tǒng)研究出發(fā)，使用了視距和非視距兩種方式，在有限備份中，將聲吶浮標系統(tǒng)與另外兩種方式建立充分的聯(lián)系，進行在線系統(tǒng)操作，從二樓降低維護難度以及失聯(lián)風險，確保整個運作過程的安全性，有效做出探測行為，實現(xiàn)預制目標，在降低難度與失聯(lián)風險的同時，要注重風險光電滑環(huán)（纜）的簡化錨系的使用，真正發(fā)揮其作用。處理這類事情的時候，最好利用布放與回收，其會影響最終的結果。在實踐中展示，系統(tǒng)連續(xù)值守時間較長，有時達1年之長。在海上的試驗后才表明，該系統(tǒng)在正常運轉下，工作呈現(xiàn)穩(wěn)定性發(fā)揮，并且工程價值和研究極大，對整個無線聲吶浮標系統(tǒng)做出相關科學性的演示更加方便。

參考文獻：

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[2]劉超.海洋工程錨泊系統(tǒng)計算與分析[D].武漢理工大學，2007.