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研究生: 謝銘信
Hsien, Ming-Hsin
論文名稱: 實海域之水下聲響通訊技術之探討
Study on Underwater Acoustic Communication Technology at Sea Condition
指導教授: 趙儒民
Chao, Ru-Min
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 水下通訊水中聲學水下麥克風
外文關鍵詞: underwater communication, underwater acoustic, hydrophone
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  •   在水下環境中,聲波為水下通訊主要傳遞訊號的媒介。近年來通訊技術的發達,水下通訊則是先進國家積極發展的海下技術。本文主要的目的以LabVIEW實現一水下獨立通訊系統,整合本系現有的水中聲學設備與National Instruments(美商國家儀器公司)所生產的儀器與其開發軟體LabVIEW(圖控程式語言),作為儀器的溝通。藉由水下通訊、訊號編碼、解碼、訊號處理的技術與機電整合的概念,將欲傳達的指令經由操控平台發射,接收端接收訊號辨識指令。
      藉由單一水下麥克風,傳送單一頻率、組合頻率與大寫英文字母指令,再藉由另一只水下麥克風接收,經由訊號處理辨識指令,即便是達到水下通訊技術。經由實驗所得到結果,此架構順利完成於本系拖行水槽中相距100m、高雄港外海深度140m內的各項測試並成功的辨識經由操控平台所發射出的任何指令。本技術亦可與相關水文探測系統結合,以有效控制相關水下量測設備。

      In the underwater environment, acoustic waves become the main mediator of transmitting signals for underwater communication. The communication technology prospered in the open air in recent years, and underwater communication is still the technology that the industrial countries try to develop. The main key of this study is to use LabVIEW to present an Independent Underwater Communication System(IUCS), IUCS to integrate the underwater acoustic equipment and the instruments produced by National Instruments hardware with LabVIEW as an IUCS. The communication commands are able to transmit from control panel and can be recognized by the receiver through the IUCS by signals encoding, decoding, and signals processing.

      By using a single hydrophone to transmit the commands of single frequency or compound frequencies and the other using another hydrophone as a receiver, the process of signal processing and recognizing achieves underwater communication. The result of this experiment—testing all the commands send out by the control panel in the distance of 100m in the towing tank and at the depth of 140m near Kao Hsiung harbor—is quiet successful. This technology can also link up with hydrology exploring system; therefore, it can be used as a communication toll between the underwater measuring equipment and the command center.

    摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 圖目錄 Ⅶ 表目錄 XⅢ 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2文獻回顧 3 1.3研究方法 5 1.4論文架構 6 第二章 水下聲波傳送環境 7 2.1水中聲波傳輸特性 7 2.1.1傳輸通道的有限頻寬 8 2.1.2都卜勒效應 9 2.1.3多重路徑的影響 10 2.1.4海洋環境噪音 13 2.2水下聲速介紹 14 2.3水下聲響通訊系統實驗設備 16 2.3.1水下聲響通訊系統硬體設備 17 2.4水下麥克風特性 18 第三章 水下通訊及訊號處理 23 3.1通訊理論 23 3.1.1編碼/解碼 27 3.2建立字母波形檔 32 3.3訊號處理方法 33 3.3.1訊號取樣、功率頻譜 33 3.3.2視窗函數(Windows Function)的效應 35 3.4字母辨識 44 3.4.1辨識指令 44 第四章 水下聲響通訊系統 47 4.1實驗目的、方法及步驟 47 4.2實驗架構 49 4.3實驗設備 50 4.4發射端程式 51 4.5接收端程式 52 4.6實驗結果 55 4.6.1拖航水槽的結果 55 4.6.2搭乘海研三號至高雄港外海的結果 59 4.6.3探討收發訊號的同步 97 第五章 結果與討論 107 5.1結果與討論 107 5.2未來展望 110 參考文獻 113

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    下載圖示 校內:2014-08-25公開
    校外:2014-08-25公開
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