多用户水声通信仿真平台设计.pdf

文档介绍：多用户水声通信仿真平台设计
作者:赵极远杨威
导师:王逸林
(哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江省哈尔滨市 150001)
摘要:多用户水声通信仿真平台由服务器和客户端两部分组成,在 PC 机上实现服务器功能,在以 Cyclone III FPGA 为
核心的 SOPC 系统上实现客户端功能。信号通过客户端的数据采集及处理后,传输至服务器,并与模拟水声信道的冲击响应
进行卷积等运算,最后将运算结果转发给其他客户端,实现多用户水声通信仿真功能。
关键词:水声通信;仿真平台;服务器;客户端;SOPC
Design of Multi-user Simulation Platform for Underwater munication
Author: ZHAO Jiyuan YANG Wei
Tutor: WANG Yilin
(College of Underwater Acoustic Engineering , Harbin Engineering University ,Heilongjiang Harbin 150001)
Abstract: Multi-user simulation platform for underwater munication consists of two parts, the server and the client.
The server runs on a PC, and the client runs on a SOPC system based on Altera's Cyclone III FPGA. After the signal is collected and
processed by the client, it will be transmitted to the server and convoluted with impulse response of underwater acoustic channel, and
then the result will be transmitted to other clients, so that the system achieves the function of multi-user simulation platform
for underwater munication.
Keywords: underwater munication; simulation platform; server; client; SOPC
随着科学技术的进步,海洋资源的探测与开发日益受到注目。开发海洋资源需要母船、水下机器人和
深海固定开发基站协同作业,因此对一个信息化、现代化的海洋通信网络有着极为迫切的需求。由于声波
信号是目前已知的唯一能在海洋中远距离传播的信号,水声通信网络应运而生。然而为构建水声通信网络
而进行的海洋试验,却由于海上试验高昂的费用和冗长的试验周期让人望而却步,因此设计一套可以在实
验室进行模拟海洋环境的水声通信网络仿真平台有着它独到的意义。
国际上,以美国为代表,早在二十世纪七十年代就有较完善的仿真系统问世,我国直到二十世纪九十
年代中期才开始有一些对于海洋声信道模型、现代先进声纳信号处理模型等仿真系统的研究。对于水声通
信网络仿真系统的研究也仅仅是 PC 机软件模拟,由软、硬件相结合方法构建的水声通信网络仿真平台恰
当的弥补了这一方面的空白,对水声通信网络的研究有着很好的辅助和补充作用。
1
北京革新创展科技有限公司
电话:[phone] 网址:
1 仿真平台构建
为达到模拟海洋水声信道、仿真多个用户之间水声通信的目的,该仿真平台采用标准接口,可以连接
多个实际的水声设备(例如用主被动声纳、通信设备、导航和定位设备等作为平台的用户,以下简称为用
户),仿真它们之间的水声传播情况。该平台可以仿真各种海洋环境,帮助测试水声设备的功能,完成水
声通信、水声定位和导航、水声对抗等试验。同时可以存储大量实际测量的水声信道数据或真实的水声波
形数据,可以“重现”已进行的湖海试验,帮助问题分析并改进。
由于该仿真平台需要仿真多个水声通信节点之间水声通信状况,故系统采用服务器-客户端模式。服务
器端负责水声信道模型建立、人机交互界面显示、TCP/IP 多线程设计以及 Ad Hoc 自组网实现等功能;客
户端负责水声信号采集、数字信号处理以及信号数据转发等功能。
如图 1 所示,以两节点通信为例,在实际的水声通信中,通信节点发射的声波信号是通过水声换能器
发送到海洋中,声波信号