水下探测技术实验平台主要用于模拟海洋环境监测、模拟海面和水下运动目标侦测跟踪定位、模拟水下水面通信等,学生基于该平台能完成相关传感器性能测试与应用,海洋通信技术、传感器信号变送调理、无线传网络构建、分布式信号采集、数字信号处理与人机交互等类型的实验实训。提供激光雷达测绘显示、图像显示、水压表、水深表、电导率、盐度测量等数据显示/测试界面。 水下探测技术实验平台主要有三部分组成,分别为模拟海洋通信实验平台、信号处理与探测信号实验平台、基于LoRa网络的海洋环境与目的探测实验平台组成。 一、基于LoRa网络的海洋环境与目的探测实验平台 每一套探测实验平台由实验水箱和10种传感器组成9个lora节点,各lora节点将数据透传至lora网关(模拟海洋通信实验平台),lora网关所在模块上的ARM则将各节点数据通过光波/电磁波/声波多种传输方式在水中发射出去,再由接收平台(信号处理与探测信号实验平台)解析、处理后发送至后台,最后在计算机上以图形化的方式将探测到的多种海洋信息显示出来。 10种海洋探测传感器包含水深水压传感器、风力传感器、雨量传感器、电导电极(测盐度)、PH复合电极(测PH)、激光测距、激光雷达、9轴惯导(加速度、陀螺仪、磁场计)、GPS+北斗、CMOS图像传感器。 二、模拟海洋通信实验平台 海洋通信方式主要有水下激光通信、水下声波传输、水下光纤通信、水面浮标微波通信4种形式。海洋通信实验平台分为发送单元和接收单元。发送单元主要完成将传感器协调器发来的数字信号经过适当的调制加载到上述4种通信方式的发射接口;接收单元分别完成对4种通信方式接收到的模拟信号进行处理,包括信号滤波、放大、模数转换等。 三、信号处理与探测信号实验平台 信号处理与探测信号显示实验平台主要完成通信平台接收信号的处理和处理结果显示。接收信号处理包括调制信号数字解调(信道均衡、载波同步、解调、位同步、帧同步、解复用等);接收信号(侦测结果)可以在PC机后台显示,也可以在移动终端显示。 信号处理单元采用主机+网口+FPGA完成,信号处理算法由FPGA完成,算法程序可通过网口随时动态加载,主机主要完成网络通信和FPGA软件加载,提供基于FPGA的各种信号处理算法例程。侦测结果显示可以在PC机或移动终端,PC机通过网口接收数据,移动终端通过WIFI接收数据。显示界面可以用LABVIEW设计,也可用H5网页编程完成。 四、实验内容 水下压力、深度测量实验 风力测量实验 基于电导电极的电导率、盐度测量实验 基于PH复合电极的酸碱度测量实验 基于激光测距的船只避障监测实验 基于激光雷达的水面船舶航迹监测实验 基于9轴惯导的船舶状态监测实验 基于GPS+北斗双模模块定位实验 基于CMOS图像传感器的水下环境监测实验 雨量测量实验 基于LoRa的数据采集 LoRa模块组网 微波发送信道调测实验(发射频率、发射功率、天线性能等测试) 光纤通信调测实验(自动光功率控制) 微波接收系统调测(低噪放接收灵敏度、变频增益、中频滤波等) 光探测器信号调测 水声换能信号探测 基于Stm32F407和液晶的智能仪器设计 基于FPGA和DA的数字通信设计实验 基于FPGA的高速模数转换(数据采集) 数字滤波器设计 基于FPGA的纠错译码 基于FPGA的匹配滤波器设计、均配滤波器设计、数字解调 基于DSP的数字图像处理 基于网口的虚拟仪器设计(定位、海洋环境各种测试仪等) |