论文部分内容阅读
对硬件结构有着严格体积限制的高速、远距离、分布式数据传输技术是细长阵声纳系统的关键技术之一。本文以拖曳线列阵声纳为实际应用背景，围绕细长阵声纳中的关键部件——自定义网络协议的数据传输节点的设计，以及小型化技术、数据同步传输技术、信道均衡技术等方面展开了深入研究，研制了一套包括湿端自定义网络协议数据传输节点、光/电转换模块和干端数据接收模块在内的开放式细长阵数据传输系统。文中分别对各模块的设计进行了详细阐述，其中由多个数据传输节点组成的水下数据传输系统是本文的主要研究内容。在整个数据传输系统设计中解决了如下问题：
(1)对于数据传输节点设计：
·提出了一种基于时序复接的串行数据传输技术，实现了对分布式传感器数据包与命令包在单闭环拓扑网络结构中的有效传输；
·设计了一种使传输模块具有自组网、自定位能力的新方法，并在此基础上，实现了声阵段结构的分段模块化及其可互换性。从而大大提高了系统的可扩展性、可维护性以及系统的错误定位能力。
·设计了一种有效的命令包及其解析方法，使干端系统可以对水下任意节点进行控制，进而可实现对与之相关模块的控制(如A/D模块)，实现了双工系统。
·采用中断判断、延时等待机制，避免了环型网络中由于链路意外断开造成的网络整体瘫痪，提高了系统的容错能力和可靠性。
·详细分析了“长线效应”在设计中对数据传输性能的影响，并给出了相应解决措施。实验表明信道均衡技术、隔离技术的使用，对信号传输质量有极其明显的改善。
·利用节点DSP的余力，实现了对数据的分布式滤波处理。
(2)对于干端数据接收模块：
·设计和实现了自定义协议网络节点与干端数据转换系统的接口在此基础上，通过与干端数据转换和监控系统的结合(参见Ref[104])，实现了一种将自定义网络节点与标准开放的以太网相结合的数据传输方案，使整套数据传输系统实现了通用性和开放性。
通过对整套数据传输系统进行实验室测试发现，该系统可以满足常规拖曳线列阵声纳数据传输的要求，也可应用于最大串行传输速率不超过150Mbit/s的其它分布式的多传感器系统。该系统是完全自主设计和研发的系统，为实现我国细长阵数字缆的国产化，取代国外关键部件——数据传输节点打下基础。