参数时变细长线缆信道水下数据传输技术研究

The research proposal expects to solve the problem of transmission signal waveform distortion and undistinguishable information caused by cable time-varying parameters and influence of seawater, which are often happened by oceanic monitoring equipments, especially expendable series..Based on electromagnetism theoretical principle, aimed at time-varying digital transmission channel of expendable equipments, combined with practical in situ application on the sea and experiments in laboratory and testing field, the research expects to build a physical model of underwater time-varying digital transmission channel, optimize channel physical model, study the cable channel transmission character, analyze the output effects of different transmission methods and improve the digital transmission capability. .It is expected to solve the key technology of long distance digital communication for expendable equipments in deep ocean fields, to form the resolving scheme of high speed digital transmission of expendable equipments. It is a fundamental research for domestic expendable equipment developments.

本项目针对我国海洋监测仪器，尤其是投弃式系列由于工作时受线缆电参数时变和海水影响造成传输数据波形畸变，信息无法识别的难题开展研究工作。.项目研究以电磁理论为指导，以投弃式仪器时变数字传输信道为研究对象，结合海上使用实际情况,建立水下时变数字传输信道物理模型。结合室内、外试验，验证理论计算，优化通道物理模型。研究电缆信道的传输特性，分析各种传输方法的信道输出效果，研究提高数据传输性能的方法。.拟通过项目研究，解决投弃式仪器深远海长距离数字通讯关键技术。探索投弃式仪器高速数据传输解决方案，为我国投弃式系列仪器的研发奠定基础。

本研究在项目执行周期内，课题组围绕着细长线缆水下长距离传输，这一影响投弃式技术国产化发展的关键技术和瓶颈问题开展了理论分析、试验室测试、数据传输电路优化和海上试验。. 通过理论分析，对平行双导线结构传输线缆分布参数的求取方法进行了细致的分析和研究，充分考虑了海水介入后的影响，并合理忽略次要因素的影响，针对分布电容、分布电感、线圈电容和线圈电感的特点，分别采取了不同的求解思路，均得到了理论计算公式，尤其对于平行双线绕制线圈，目前尚无有效的求解方法见刊，本研究所提出的方法为这类线圈的特征参数求取做出了理论补充。. 对以上特征参数，进行了实测以验证理论计算有效性。通过与室内试验比较，分布参数的求解方法误差小，说明理论分析对实际情况考虑比较充分，相关假设合理，理论推导结果具备较高的精度。相关计算为后续模型建立提供了基础，也可为同类型线缆，尤其是海洋环境使用的线缆分布参数求取提供借鉴。. 根据投弃式仪器的使用特点，建立了传输信道模型，对信道特征参数变化对传输性能的影响进行了分析。模型分析选取了相位和传输阻抗这两个数字传输的主要影响因素。对探头运动引起的信道电容和电感变化对相位和传输阻抗的影响进行了定性分析，研究了频域特性变化特点，对目前常用的数字通讯方式在投弃式仪器上的应用进行了分析。通过分析和比较，为数字传输电路设计奠定了基础。. 基于FSK编码方式，并根据水下传输的特点和问题，优化设计了水下通讯电路。对通讯电路进行海上试验两次，海上试验结果表明，试验电路在项目要求的传输条件下数据传输稳定、可靠。将该电路应用于投弃式仪器，海上试验投放测量探头5枚，数据传输均正常、有效，剖面数据完整。通过本项目的科研工作，已基本解决了长期以来制约该类仪器发展的关键问题，为后续其他类型投弃式仪器的发展奠定了良好的基础。