СБОРНИК
НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ

ISSN: 2307-6879
English | Русский

Последний выпуск
№2(92) Апрель - Июнь 2018

Описание и обоснование структурной схемы аппаратуры гидроакустического канала связи

Выпуск № 4 (90) Октябрь - Декабрь 2017
Авторы:

Филлипов Борис Иванович,
Спирянин Вячеслав Анатольевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2307-6879-2017-4-97-127
Аннотация

Разрабатываемая аппаратура гидроакустического канала связи (ГАКС) представляет собой многостанционную систему двухсторонней связи, в которой судно выполняет роль центральной станции, а донные станции – ее абоненты. Управление работой этой многостанционной системы связи должно осуществляться из центральной станции, с судна. Выбор принципов обмена сигналами между судном и автономными донными станциями (АДС) целесообразно осуществить из условий требуемого качества (достоверности) передачи информации по критерию минимума объёма оборудования связи, размещаемого в донной станции, и минимального среднего потребления энергии этим оборудованием от автономного источника питания АДС. Другим вопросом, определяющим сложность аппаратуры ГАКС, является выбор метода разделения сигналов между абонентами (донными станциями). В этой связи предложено осуществлять обмен сигналами между судном и АДС в полудуплексном режиме, так как в этом случае часть устройств, размещаемых в корпусе донной станции, может поочередно работать в режимах приема и передачи. Предложено для обмена сигналами использовать двоичные сигналы, предаваемые методом относительной фазовой модуляции со скоростью 200 Бод. Для приема указанных сигналов предлагается применить цифровой корреляционный приемник с глубоким ограничением сигнала на входе, что позволит упростить процедуру вхождения в связь, сократит длительность сеансов связи и уменьшит потребление энергии от автономного источника питания АДС. В качестве сигналов команд управления и квитанций выбраны двоичные последовательности, представляющие собой следующие друг за другом без перерыва шесть пронумерованных пар, каждая из которых состоит из стартовой синхронизирующей последовательности и кодовой комбинации циклического кода (32,16). Применение подобных сигналов позволяет организовать на одной рабочей частоте работу судна в сети с количеством АДС не более 15; передавать с судна на каждую из АДС до 15 команд управления; получать на судне квитанции о приеме и исполнении на АДС команд управления; передавать на судно из АДС по запросу цифровую формулярную информацию; переводить АДС по команде на работу в режиме гидроакустического маяка с передачей из нее сигнала, содержащего идентификатор донной станции; осуществлять определение наклонной дальности между судном и АДС при любом обмене сигналами между ними. Все предложенные технические решения ориентированы на применение цифровой микросхемотехники, в первую очередь 8-разрядных цифровых микроконтроллеров.


Ключевые слова: гидроакустический канал, аппаратура гидроакустического канала связи, многостанционная система связи, автономные донные станции, судовая центральная станция, относительная фазовая модуляция, сигналы команд управления, стартовые синхронизирующие последовательности, цифровые микроконтроллеры

Список литературы

1. Криволапов Г.И., Чернецкий Г.А. Новое поколение аппаратуры гидроакустической связи и управления для морских сейсмических и гидрофизических измерений // Вторая всесоюзная конференция по морской сейсмологии и сейсмометрии, 14–16 мая 1991: тезисы докладов. – М., 1991. – С. 138.



2. Варакин Л.Е., Рябов Е.А. Оптимизация стартстопной асинхронной системы передачи информации с шумоподобными сигналами // Труды учебных институтов связи. Теория передачи сигналов по каналам связи. – Л., 1979. – С. 3–11.



3. Филиппов Б.И., Чернецкий Г.А., Анализ статистических характеристик сигналов и помех в гидроакустических каналах связи // Вестник АГТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2015. – № 3. – С. 78–84.



4. Филиппов Б.И. Энергетический расчет гидроакустических линий связи // Вестник АГТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2016. – № 3. – С. 67–77.



5. Справочник по гидроакустике / А.П. Евтютов, А.Е. Колесников, А.П. Ляликов и др. – Л.: Судостроение, 1982. – 344 с.



6 Bluen S., Heard G.J., Pecknold S. Autonomy and networking challenges of future underwater systems // 2015 IEEE 28th Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE). – Piscataway, NJ: IEEE, 2015. – P. 1514–1519.



7. Федосов В.П., Легин А.А., Ломакина А.В. Алгоритмы, основанные на технологии MIMO–OFDM, для реализации цифрового гидроакустического канала связи // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 7 (168). – С. 148–158.



8. Литвинцева А.В.,Оболонин М.А. Использование линейного предсказателя речи в программной модели низкоскоростного вокодера для передачи речи по гидроакустическому каналу связи // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3.



9. Experimental estimation of delivery success of navigation data packages transmitted via digital hydroacoustic communication channel / K.G. Kekal, V.K. Kebkal, A.G. Kebkal, R. Petroccia // Gyroscopy Andnavigation. – 2016. – Vol. 7, N 4. – P. 343–352.



10. Khan A.I.R., Gang Q., Mehboob K. Investigation of channel modeling and simulation of OFDM based communication near northern regions of Arabian sea // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. – 2013. – Vol. 5 (4). – P. 1169–1182.



11. Simulation and modeling of hydro acoustic communication channels with wide attenuation and ambient noise / J. Huang, M. Babeau, S. Blouin, C. Hamm, N. Taillefer // International Journal of Parallel, Emergent and Distributed Systems. – 2017. – Vol. 2. – P. 1–21.



12. Филиппов Б.И.,Чернецкий Г.А. Выбор ансамбля сигналов для передачи команд управления в гидроакустических каналах связи // Известия ВолгГТУ. – 2015. – № 3 (161). – С. 69–72. – (Серия Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь; вып. 11).



13. Филиппов Б.И. Протокол обмена сигналами в сети гидроакустических донных автономных станций // Известия ВолгГТУ. – 2015. – № 11 (176). – С. 104–111. – (Серия Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь; вып. 12).



14. Филиппов Б.И. Определение наклонной дальности между судном и донной станцией // Вестник РГРТУ. – 2016. – № 55. – С. 33–40.



15. Филиппов Б.И. Передача телеметрической информации по гидроакустическому каналу связи // Информационные технологии. – 2017. – Т. 23, № 9. – С. 658–663.



16. Филиппов Б.И. Алгоритм функционирования системы измерения дистанции с использованием гидроакустического канала связи // Вестник АГТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2016. – № 4. – С. 87–98.



17. Филиппов Б.И., Чернецкий Г.А. Принципы аппаратурной реализации системы измерения дальности в гидроакустических каналах // Радиотехника. – 2017. – № 3. – С. 40–49.

Для цитирования:

Филиппов Б.И., Спирянин В.А. Описание и обоснование структурной схемы аппаратуры гидроакустического канала связи // Сборник научных трудов НГТУ. – 2017. – № 4 (90). – С. 97–127.

For citation:

Filippov B.I., Spiryanin V.A. Opisanie i obosnovanie strukturnoi skhemy apparatury gidroakusticheskogo kanala svyazi [Design and description of hardware structure of hydroacoustic communication channel]. Sbornik nauchnykh trudov Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universitetaTransaction of scientific papers of the Novosibirsk state technical university, 2017, no. 4 (90), pp. 97–127.

Просмотров: 149