[发明专利]深海走航投弃式剖面仪长距离线性时变传输信道建模的方法

说明书

本发明以走航投弃式温度、盐度、湿度剖面仪的传输信道为原型，提出了一种从信道本身出发无需对系统建模直接测试信道特性的方法。随着测量深度的增加，传输信道的阻抗参数发生很大的变化，这使得数据在传输过程中产生严重的畸变和衰减，严重影响了测量数据的准确性；由于XCTD传输信道的时变复杂特性，所以研究传输信道本身的特性对于数据传输的准确性有着非常重要的意义。本发明从XCTD信道本身出发，利用LABVIEW平台和数据采集卡，通过大量的实验数据统计得出固定深度上信道的幅频和相频特性，并对测量得到的信道传输特性进行验证，提出了针对信道传输特性和信号频率设计相应的通信方式，为此类仪器通信数据的准确传输提供了新的解决思路。

技术领域

本发明以深海走航投弃式式温度、盐度、深度剖面仪(简称，XCTD)的传输信道为原型提出了一种对于该类型未知线性时变有线信道的幅频与相频特性的有效测量方法，最终建立了该类信道模型建立的新方法。

背景技术

XCTD是深海走航投弃式剖面仪的典型代表，其为一次性使用，由水上接收机和水下探头两部分组成，入水后探头中的传感器即开始测量，随着测量探头在水中的下沉(速度约3～5 m/s)，探头内部的数据采集器实时完成海洋环境参量的采集、处理和传输，以数字信号形式通过探头内的细传输线同步上传到船上接收机，最终形成测量的剖面图。由于环境的要求，深海走航投弃式测量仪器信号传输部分大多使用有线信道，随着探头的快速下降，原缠绕在线轴上的传输线不断释放，随放线长度不断变化，线轴的电感量不断减小，展开传输线线间电容不断增大，信道的电阻抗，线间电容对信号的完整性传输的破坏性越来越大，线上分布参数不断变化，不能保证稳定的信道，这种动态实时改变的信道阻抗特性破坏了信号传输的稳定性，信号畸变严重，严重影响了深海走航投弃式测量仪器信道传输的稳定性。尤其在高速率通讯时，常用的数字通讯方式已无法适用于这种情况，给信号解调带来极大的困难。

根据所做过的一些研究表明，XCTD下沉到一定深度后信号传输严重失真，因此本发明提出了针对深海走航投弃式剖面仪信道系统未知的情况下，从信道本身入手，利用信号处理的方法，直接对信道幅频和相频特性进行测量，形成了针对该类信道建模的新方法。本方法利用LABVIEW软件和NI USB-6259数据采集卡可以测量得到信道的幅频与相频特性，在信道模型未知的情况下得到信道的具体传输特性，并且可以利用测得的信道特性对接收到的信号进行恢复，从而可以进一步指导深海走航投弃式剖面仪的通信系统设计，提高信号传输的精确度和稳定性。

发明内容

本发明的目的是解决XCTD在传输信号的过程中，时变信道对传输性能的影响，提出了一种在信道系统未知且无需建模的条件下，直接对信道系统进行测量得到信道模型的新方法。

本发明方法从信号本身入手，利用LABVIEW和NI USB-6259数据采集卡测量XCTD信道系统在一定探测深度下对不同频率的信号影响，得到XCTD信道在频率范围 100Hz～10KHz内的幅频与相频特性。

本发明以深海走航投弃式仪中的典型代表XCTD传输信道为对象，考虑信道的复杂未知时变特性，测量信道在不同探测深度下的幅频与相频特性，从而能够在信道模型未知条件下，利用此方法直接对系统进行测量，得到了该信道的模型信号。并针对通过此方法得到的系统特性提出合适的通信方案，对接收到的信号进行恢复，提高在这种时变传输信道下通信系统传输准确性与稳定性，可以解决我国深海走航投弃式海洋环境监测仪器的技术发展瓶颈问题。

本发明的技术方案：

本发明基于深海走航投弃式仪中的典型代表XCTD传输信道，发明了一种应用LABVIEW 软件和NI USB-6259数据采集卡直接测量未知复杂信道传输性能的方法，可表述为，采用 LABVIEW软件和数据采集卡分析原始发送信号与经过信道的接收信号之间幅值和相位之间的关系，从而得到信道在一定探测深度下的对不同频率信号的影响，最好得到信道在一定有效通信频率范围内的对信号的影响，并通过实验验证测量结果的正确性。