中型錨系無(wú)線(xiàn)聲吶浮標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

姚傳惠

[摘 要] 聲吶浮標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)是模擬水下發(fā)出信號(hào)，產(chǎn)生檢測(cè)聲吶浮標(biāo)的主要工作狀態(tài)和性能，在有限直徑的限制中，設(shè)計(jì)了相關(guān)單點(diǎn)錨系聲吶浮標(biāo)，更適合當(dāng)時(shí)的環(huán)境特征，并且在浮標(biāo)使用無(wú)線(xiàn)以及通信鏈路的情況下，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)系統(tǒng)操作，維護(hù)工作將變得無(wú)比簡(jiǎn)單。聲吶浮標(biāo)的測(cè)試系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上建立的，按照具體的浮標(biāo)數(shù)據(jù)格式以及模擬技術(shù)設(shè)備，達(dá)到聲音傳輸?shù)哪康摹Ｔ诖酥型窘⑺?tīng)器陣，采用低功耗的電路對(duì)水下聲信號(hào)進(jìn)行采集，并且做出存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)處理。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性問(wèn)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(shí)現(xiàn)能源的有效補(bǔ)給，并且為聯(lián)合供電提供一定的信息基礎(chǔ)，完成實(shí)際應(yīng)用的具體要求。

[關(guān) 鍵 詞] 聲吶浮標(biāo)；單點(diǎn)錨系；光電滑環(huán)；測(cè)試系統(tǒng)

[中圖分類(lèi)號(hào)] TB56 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）19-0188-02

聲吶系統(tǒng)具有回收便捷，本體噪聲對(duì)接收信號(hào)的影響較小的特征，成為實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)信號(hào)收集的最好搭載平臺(tái)，可以長(zhǎng)時(shí)間地觀測(cè)所需場(chǎng)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(biāo)。在反潛戰(zhàn)和海洋開(kāi)發(fā)中的用途非常大，當(dāng)然在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的使用也較多，到目前都得到了廣泛的運(yùn)用，因此，配套的浮標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。本文初步介紹了一個(gè)直徑3 m的浮標(biāo)體的聲吶浮標(biāo)，其中使用了其他設(shè)備，并配備了相關(guān)的無(wú)線(xiàn)電等通信設(shè)施，大大提高了該設(shè)備的使用頻率和擴(kuò)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(jié)構(gòu)的使用，在海洋試驗(yàn)中已經(jīng)不存在任何問(wèn)題了。

不同類(lèi)型的浮標(biāo)在工作中處于不同的無(wú)線(xiàn)通信等頻道內(nèi)，功能側(cè)重也有所不同，并可在水下作為信號(hào)系統(tǒng)加以處理。聲吶浮標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)屬于仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及時(shí)聲吶技術(shù)等內(nèi)容相結(jié)合的產(chǎn)物。模擬的方法是聲吶浮標(biāo)所需的各種信號(hào)，并且采取模擬的方法產(chǎn)生各種信號(hào)，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(biāo)測(cè)試系統(tǒng)是一種仿真系統(tǒng)，對(duì)羅盤(pán)和水彩傳感器等設(shè)備都有仿真的功能，模擬水下任意陣元接收主要的信號(hào)。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算和相關(guān)數(shù)據(jù)的融合，在很大程度上可對(duì)硬件電路編碼乃至驅(qū)動(dòng)放大以及數(shù)字信號(hào)做出正確的反饋，并且實(shí)行高速串行以及運(yùn)輸。

一、組織構(gòu)造

必須選用直徑為3 m的圓盤(pán)型浮標(biāo)體作為重要的載體，單點(diǎn)錨是最佳的處理方式，在水面浮標(biāo)體搭載的通信中，對(duì)信號(hào)的處理十分關(guān)鍵，需要正確的設(shè)備，實(shí)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(jiàn)的通信方式，一種是北斗RDSS，一種是無(wú)線(xiàn)電臺(tái)。在試驗(yàn)的同時(shí)，加強(qiáng)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(zhǎng)工作時(shí)間。

二、錨系系統(tǒng)

任何一種系統(tǒng)都需要設(shè)計(jì)參數(shù)，這體現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念，同時(shí)也反映了系統(tǒng)要求，并是實(shí)踐需要的一部分。錨系系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)大體是：耐受風(fēng)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(zhǎng)度與水深的關(guān)系是相當(dāng)于其3倍，工作拉力和破斷力都有相應(yīng)的要求，水面標(biāo)體和水下設(shè)備都采用了最先進(jìn)的設(shè)備，在光電滑環(huán)處進(jìn)行連接，其中的結(jié)構(gòu)主要由光電滑環(huán)和光電復(fù)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(yīng)該在卸除水面浮標(biāo)體漂移以及旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的扭力中發(fā)揮作用，其中的配置并不復(fù)雜，只有兩個(gè)自由度的俯仰橫搖機(jī)構(gòu)，這樣做的好處是能夠盡可能地減輕接觸點(diǎn)的水平剪切力。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，光電復(fù)合電纜作為輕鎧裝纜存在，力量的增強(qiáng)可采用卡夫拉。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了維護(hù)系統(tǒng)的安全，有效解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)相關(guān)任務(wù)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(shè)計(jì)。

三、信號(hào)的采集與處理

信號(hào)的采集處理是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行和信息傳輸?shù)年P(guān)鍵，在相關(guān)圖示中顯示，控制板為管控單元，使用具體型號(hào)的設(shè)備實(shí)行邏輯控制，在外設(shè)電源通斷以及數(shù)據(jù)交互中實(shí)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(shí)現(xiàn)SRIO與控制板交互等形式的使用，做到存儲(chǔ)容量的固定化，要將讀寫(xiě)速度控制在500 Bps以上，采集板要實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)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(diào)整，做出量化采集。在電路板配置上要注重電檢測(cè)模塊的使用和裝置，一定要按照具體的溫度和電流電壓進(jìn)行合理的檢測(cè)，不能超出固定的范圍，也不能突破應(yīng)用的要求，在采用系統(tǒng)顯控界面中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和事后的有效分析，能進(jìn)一步加大研究的力度和提升科學(xué)化的應(yīng)用水平。

四、無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)逆溌烦尸F(xiàn)

浮標(biāo)的使用以及控制中心的數(shù)據(jù)交換，乃至相關(guān)指令傳遞都會(huì)對(duì)無(wú)線(xiàn)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(nèi)，但如果超出視距范圍，則采取北斗RDSS短報(bào)文做出簡(jiǎn)單的指令控制，在線(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)的有效性和科學(xué)性，保證電臺(tái)的頻率傳播正常，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效輸出，但數(shù)據(jù)的速率達(dá)11 Mbps，屬于最佳狀態(tài)，覆蓋的程度和范圍也是最符合實(shí)際的，并不會(huì)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(dá)設(shè)備的目標(biāo)模擬系統(tǒng)側(cè)重于目標(biāo)信號(hào)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(biāo)測(cè)試系統(tǒng)，在提供水下仿真數(shù)據(jù)的同時(shí)，對(duì)浮標(biāo)內(nèi)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)奶卣鳎琍CI總線(xiàn)的傳輸速率達(dá)到一定狀況時(shí)，對(duì)該串行接口可滿(mǎn)足浮標(biāo)的設(shè)備工作需求。對(duì)信息傳輸采用并行的方式，浮標(biāo)各模塊關(guān)鍵檢點(diǎn)的狀態(tài)信息應(yīng)該被充分利用和提取，作為單行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳播，實(shí)現(xiàn)單片處理后，達(dá)到有效目標(biāo)，進(jìn)而從計(jì)算機(jī)固定接口接入。狀態(tài)顯示良好后，才能產(chǎn)生效用價(jià)值，當(dāng)傳達(dá)信息對(duì)浮標(biāo)模塊的工作狀態(tài)予以全面顯示時(shí)，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(hào)的刷新率不高的話(huà)，數(shù)據(jù)率也比較小，對(duì)上傳信號(hào)的表現(xiàn)相比也呈現(xiàn)不佳的狀態(tài)。在設(shè)計(jì)中，任何非對(duì)稱(chēng)的數(shù)據(jù)傳輸都會(huì)造成信號(hào)的分割不同，存在一定不同的分類(lèi)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取有效的傳輸方式，比如非對(duì)稱(chēng)的數(shù)據(jù)傳輸方式。在不同類(lèi)信號(hào)的分割與對(duì)稱(chēng)上，能對(duì)數(shù)據(jù)傳輸以及分布提供較好的輸入與輸出形式，實(shí)現(xiàn)一定的邏輯控制難度，進(jìn)一步增加信息的開(kāi)發(fā)深度。

六、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)

在系統(tǒng)使用和開(kāi)發(fā)中，技術(shù)使用很多，設(shè)計(jì)重點(diǎn)集中在PCI總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸上，并且對(duì)硬件系統(tǒng)做出詳細(xì)的布置，對(duì)高速計(jì)算機(jī)以及相關(guān)系統(tǒng)的擴(kuò)展情況作出一定的處理，形成各種有機(jī)電路組成的狀況，當(dāng)計(jì)算機(jī)完成水下聲信號(hào)的仿真運(yùn)算時(shí)，要作出相關(guān)系統(tǒng)的測(cè)試以及內(nèi)容的整治。對(duì)PCI擴(kuò)展卡的仿真訓(xùn)練，做出數(shù)據(jù)格式化處理，實(shí)現(xiàn)更大程度上的技術(shù)完善。發(fā)揮驅(qū)動(dòng)能力，提高外圍輸出水平，形成較完整、科學(xué)的電路體系，為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作奠定基礎(chǔ)。對(duì)外圍電路輸出做出浮標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(yùn)算速率，形成良好的制作邏輯，利于系統(tǒng)對(duì)信息和數(shù)據(jù)的處理。

很多接口電路都做出了相關(guān)先進(jìn)的設(shè)計(jì)，要使用有效的控制程序?qū)偩€(xiàn)進(jìn)行控制，在高層使用中，可極大地對(duì)主設(shè)備接口做出規(guī)定，最大的傳送效率達(dá)到一個(gè)值，而在設(shè)計(jì)中多采用非易失存儲(chǔ)器，進(jìn)而對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該作為一種郵箱的寄存方式進(jìn)行，并且具有接收的功能，在反饋信息上有更大用處，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸以及相關(guān)控制有更加系統(tǒng)化的分布，可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)制的使用上，能極大程度地為PCI總線(xiàn)的布置上做出一定的規(guī)范和要求。

機(jī)器芯片的主要功能是輸出數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)其連續(xù)性發(fā)揮，在實(shí)驗(yàn)測(cè)試應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)行為進(jìn)行FIFO的信息儲(chǔ)備和使用，通過(guò)有效的處理，對(duì)相關(guān)任務(wù)做出一定形式任務(wù)的疏導(dǎo)，包括實(shí)際任務(wù)的安排，并能利用好該技術(shù)，爭(zhēng)取在S5933兩次DMA中斷之間，而操作系統(tǒng)的中斷響應(yīng)更加會(huì)反應(yīng)一切時(shí)間驗(yàn)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(shí)間就能實(shí)現(xiàn)更好的控制，以避免更大形式的任務(wù)安排，強(qiáng)化相關(guān)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)更大程度的技術(shù)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(xiě)出相關(guān)的邏輯內(nèi)容，在2個(gè)有效的數(shù)據(jù)之間實(shí)現(xiàn)輪流交換的控制狀態(tài)，因?yàn)?個(gè)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(nèi)容有所差異的狀況，因此，對(duì)內(nèi)部的FIFO與外部的具體狀態(tài)信號(hào)是有一定差別的，于是表現(xiàn)出具體的信號(hào)差異，在各種時(shí)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(hào)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)一切時(shí)序邏輯以及電路組合狀況，能在一定的設(shè)計(jì)中完成，達(dá)到一種平衡狀態(tài)。在盡可能良好的狀態(tài)下做出相關(guān)選擇，對(duì)采用相關(guān)的電子設(shè)備乃至各種設(shè)計(jì)路線(xiàn)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，完善運(yùn)作程序。

在邏輯有效控制下，才能與設(shè)備和技術(shù)形成完整的技術(shù)狀態(tài)，完成更加有效的形式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出與錄入，并且在有機(jī)狀態(tài)下，能針對(duì)初始化的默認(rèn)狀態(tài)加以重現(xiàn)的審視，拓展和開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用程序的具體作用，更大效率地發(fā)揮主要系統(tǒng)的復(fù)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(kuò)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(duì)部分零件和狀態(tài)復(fù)位是有很大幫助的，有助于命令的執(zhí)行，并可實(shí)現(xiàn)更大程度的程序的科學(xué)操作，對(duì)無(wú)線(xiàn)聲吶在浮標(biāo)系統(tǒng)的使用會(huì)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(jié)果，利用相關(guān)的設(shè)計(jì)研究。

七、結(jié)語(yǔ)

本文從中型錨系聲吶浮標(biāo)無(wú)線(xiàn)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(biāo)系統(tǒng)與另外兩種方式建立充分的聯(lián)系，進(jìn)行在線(xiàn)系統(tǒng)操作，從二樓降低維護(hù)難度以及失聯(lián)風(fēng)險(xiǎn)，確保整個(gè)運(yùn)作過(guò)程的安全性，有效做出探測(cè)行為，實(shí)現(xiàn)預(yù)制目標(biāo)，在降低難度與失聯(lián)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，要注重風(fēng)險(xiǎn)光電滑環(huán)（纜）的簡(jiǎn)化錨系的使用，真正發(fā)揮其作用。處理這類(lèi)事情的時(shí)候，最好利用布放與回收，其會(huì)影響最終的結(jié)果。在實(shí)踐中展示，系統(tǒng)連續(xù)值守時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)達(dá)1年之長(zhǎng)。在海上的試驗(yàn)后才表明，該系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下，工作呈現(xiàn)穩(wěn)定性發(fā)揮，并且工程價(jià)值和研究極大，對(duì)整個(gè)無(wú)線(xiàn)聲吶浮標(biāo)系統(tǒng)做出相關(guān)科學(xué)性的演示更加方便。

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