發(fā)布時間：2021-01-03 20:48

　　為了維護(hù)我國海洋主權(quán),國家一直致力于發(fā)展海洋環(huán)境觀測技術(shù),而遠(yuǎn)海、深海的這類海洋環(huán)境的觀測手段仍在起步階段。潛標(biāo),是一種能夠適應(yīng)遠(yuǎn)海和深海等惡劣海洋環(huán)境的重要觀測設(shè)備。隨著現(xiàn)代化潛標(biāo)系統(tǒng)的不斷發(fā)展,新型潛標(biāo)停泊深度要求達(dá)到2km,運(yùn)行時間3年以上,其數(shù)據(jù)存儲容量需求已經(jīng)超過480GB/年,潛標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存速率以及回收速率分別要求不低于300Mbps和1440Mbps,在如此高性能的前提下還提出了 1.8W的低功耗指標(biāo),同時在深海、遠(yuǎn)海這樣惡劣的條件下還要求各級數(shù)據(jù)通信鏈路誤碼率好于10-10。潛標(biāo)系統(tǒng)面臨大容量、低功耗、高速數(shù)據(jù)傳輸、低誤碼率等各式挑戰(zhàn)。本文主要提出了潛標(biāo)系統(tǒng)的五種關(guān)鍵技術(shù):無損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù),既提高了近100%的數(shù)據(jù)存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸速率,也綜合降低了近50%的系統(tǒng)功耗;SD卡雙重模式的驅(qū)動和控制技術(shù),其中,低速SPI模式有效地降低了潛標(biāo)長期運(yùn)行期間的系統(tǒng)功耗,高速UHS-Ⅰ模式大幅提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存時的傳輸速率;SSD存儲和控制技術(shù),可對大容量的SSD進(jìn)行控制,同時理論高達(dá)6Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率以應(yīng)對高速需求的回收能力;雙千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),可通過光纖擴(kuò)展至2km進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２我國西太平洋潛標(biāo)回收圖??１．１．２國外潛標(biāo)系統(tǒng)的發(fā)展??

?第１章緒論???海軍水下系統(tǒng)中心在１９７５年研制的系泊式聲學(xué)潛標(biāo)系統(tǒng)，一種海底系泊的可編??程的聲學(xué)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。１９８３年美國ＮＵＳＣ研制了多水聽器數(shù)字化聲學(xué)潛標(biāo)系??統(tǒng)。??８〇年代中期，美國己開始將潛標(biāo)系統(tǒng)用于海洋開發(fā)服務(wù)。例如，ＥＧ＆Ｇ公??司在離鉆井７ｋｍ、水深１０９３ｍ處布設(shè)了潛標(biāo)系統(tǒng)，監(jiān)測內(nèi)波對鉆井船豎管的影??響。??１９９８年，美國正式啟動了著名的“海王星”海底觀測網(wǎng)絡(luò)計劃，目標(biāo)建立區(qū)域??的、長期的、實時的交互式深海觀測平臺，在幾秒到幾十年的不同時間尺度、幾??微米到幾千米的不同空間尺度上進(jìn)行多學(xué)科的測量和研宄［６］。??２０００年，法國海洋開發(fā)研宄所與ＭＡＲＴＥＣ集團(tuán)合作研制的浮標(biāo)Ｐｒｏｖｏｒ?ＣＴ??投入使用。該浮標(biāo)比較特殊，其可以潛入水下最大２ｋｍ深度，收集海洋環(huán)境數(shù)??據(jù)，每隔約十天后自動上浮至海面，通過衛(wèi)星將數(shù)據(jù)進(jìn)行回收，預(yù)計下潛上浮總??循環(huán)次數(shù)約１６０次。其工作內(nèi)容與潛標(biāo)有很大重合度，該浮標(biāo)可以運(yùn)行三年以上，??預(yù)計投放數(shù)量達(dá)三千［７］，２００７年又研發(fā)了?Ｐｒｏｖｏｒ?ＣＴ３，性能進(jìn)一步提升，循環(huán)??次數(shù)達(dá)２２０次，圖１．３顯示了該浮標(biāo)與另一型號浮標(biāo)的外觀圖。??Ｉ?ｈ??圖１．３浮標(biāo)Ｐｒｏｖｏｒ?ＣＴ３和Ａｒｖｏｒ原型圖??３??

?第１章緒論???ｘ?／??４夕??／－；……－１?ｆ?ｔｙ??／言水下潛＃言?￡?ｙ／??圖１．４無線實時傳輸潛標(biāo)系統(tǒng)示意圖??現(xiàn)階段的潛標(biāo)系統(tǒng)主要以潛標(biāo)上浮連接數(shù)據(jù)接收終端和水下機(jī)器人對接后通??過光纜連接數(shù)據(jù)接收終端回收數(shù)據(jù)兩種回收工作方式為主。無線實時通訊潛標(biāo)??應(yīng)用相對較少，不過其數(shù)據(jù)傳輸由單一的儲存讀取轉(zhuǎn)向為衛(wèi)星通訊、無線電通??訊方式發(fā)展，是我國潛標(biāo)觀測技術(shù)的進(jìn)步和下一步方向，目前無線實時通訊潛??標(biāo)技術(shù)還在發(fā)展中，性能和作用領(lǐng)域雖然有限但前景廣闊［１４］。??我國海洋觀測研宄起步晚，設(shè)備和技術(shù)與發(fā)達(dá)國家差距較大，目前初步建立??的觀測網(wǎng)還無法滿足長期、連續(xù)、廣海域、深海域的觀測需求。??１．１．４潛標(biāo)系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)??（１）低功耗的系統(tǒng)設(shè)計??整個潛標(biāo)系統(tǒng)由電池供電，為了在深海、遠(yuǎn)海的工作環(huán)境下獲得更多海洋??觀測信息和數(shù)據(jù)，同時也為了降低投放和回收成本，潛標(biāo)需要長期工作三年時??間。潛標(biāo)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計，尤其是具有較高性能的潛標(biāo)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計是??目前面臨的最大挑戰(zhàn)。??（２）更大的數(shù)據(jù)存儲容量??潛標(biāo)的回收數(shù)據(jù)時間一般為一至三個月，而深海、遠(yuǎn)海潛標(biāo)的回收數(shù)據(jù)時??間一般長達(dá)一年回收一次，這表明潛標(biāo)數(shù)據(jù)存儲量非常龐大。并且隨著現(xiàn)代傳??感器的不斷發(fā)展，同時為了獲得更高精度、更廣探測范圍和數(shù)據(jù)采集信息的完??５??

【參考文獻(xiàn)】：
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