水下機器人非接觸式信息交換技術(shù)研究.pdf

1、近年來，海洋探索和海洋資源開發(fā)逐漸向大范圍、大深度方向拓展，同時，對水下作業(yè)裝備也有了更高的技術(shù)要求。小型深海移動工作站搭載自治式水下機器人（AUV）作為新型海洋開發(fā)裝備得到了各國海洋開發(fā)研究部門的重視，隨之，一些關(guān)鍵技術(shù)難題也亟待解決，其中之一就是在海水環(huán)境中如何為AUV與移動工作站搭載對接過程提供一個穩(wěn)定的、安全的非接觸式信息交換平臺。
　　通過總結(jié)和研究國內(nèi)外水下信息交換技術(shù)的研究成果，在綜合分析水下聲通信、水下藍綠激光通信

2、和水下電磁通信的原理和優(yōu)勢之后，結(jié)合水下機器人與搭載對接基站之間的通信速率和通信距離要求，針對在水下搭載對接過程中高壓、強信號干擾、強腐蝕和復(fù)雜多變的海水環(huán)境，本文設(shè)計了基于電磁耦合的水下非接觸式信息交換系統(tǒng)。
　　本文首先對電磁耦合理論進行了研究，依據(jù)電磁耦合原理提出了基于電磁耦合非接觸式通信的基本模式；對海水中電磁傳輸特性進行了細致的研究，為接下來的方案設(shè)計提供理論支持。其次對系統(tǒng)進行了方案設(shè)計，對信息交換機和環(huán)形天線做了耐壓

3、水密處理；綜合水下電磁傳輸特性并依據(jù)該系統(tǒng)對通信速率和通信距離的要求選定了載波頻率；通過對耦合環(huán)形天線尺寸參數(shù)的理論分析，并結(jié)合對比實驗，對環(huán)形耦合天線進行了參數(shù)優(yōu)化設(shè)計；該系統(tǒng)采用二進制ASK數(shù)字調(diào)制解調(diào)方案和基于FPGA開發(fā)的硬件平臺來實現(xiàn)信息的發(fā)射和接收。接著對系統(tǒng)的硬件平臺和軟件程序進行了詳細的設(shè)計，主要包括數(shù)據(jù)發(fā)射模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)接收模塊設(shè)計和其它外圍電路模塊的設(shè)計；硬件模塊的搭建以CycloneⅣ為核心芯片，結(jié)合外圍電路接口和