Plataforma experimental de validação de algoritmos de comunicação acustica

Teste VST-ACTPlataforma experimental de validação de algoritmos de comunicação acusticaOs modems e algoritmos utilizados são programados pelo MATLAB para chamar o programa MATLAB através do Labview e controlar o cartão de captação de dados para acionar o dispositivo de comunicação aquático; No lado receptor, a coleta de dados do sinal de comunicação é concluída através do cartão de aquisição de dados + audição e o processamento offline de dados e a exibição em tempo real do sinal é concluída pelo programa VC.

Parâmetros principais do hardware:

(1) Amplificador de potência acústica: 190 dBuPa@1m (modelos de alta potência); A amplitude máxima de tensão de saída correspondente não é inferior a 900Vpp@22KHz Amplidade do sinal de saída ajustável continuamente;

(2) banda de frequência do conversor: 20K-30KHz (ou personalizar a banda de frequência requerida por outros usuários);

(3) audição: suporte a 4 entradas;

(4) Unidade AD / DA: cartão de aquisição NI4431

(5) Alimentação: bateria de lítio dupla incorporada (alimentação independente do transmissor principal e hidroacústico, respectivamente), tempo de espera de 8 horas; Amplificador de potência de sinal hidroacústico emite um sinal de não menos de 1000 quadros (sinal de comunicação OFDM típico); Apoio à alimentação externa.

(6) Aplicação de exemplo MFSK incorporada, distância máxima de comunicação: 8-10Km (condições de mar raso de 30 metros).

Figura 1. Aparência da plataforma de teste de comunicação aquática

Indicadores técnicos

1. amplificador de potência de sinal aquático

Parâmetros de desempenho:

Faixa de frequência de trabalho: 20k-30kHz, correspondendo ao transformador WBT-22;

Tensão de alimentação: 24-36V única fonte de alimentação de corrente contínua;

Sinal de saída: 190 dBuPa@1m (modelos de alta potência);

Módulo de conversão digital/analógica

Precisão de amostragem ADC 24 bits, taxa de amostragem 102.4Ksps;

3. Transformador de emissão

Frequência de funcionamento: 20kHz-30kHz

Resposta de tensão de transmissão: > 143dB ± 3dB@22kHz

Largura do feixe horizontal: 360 °;

Largura do feixe vertical 55 ° ± 3 ° @ 22kHz

Comprimento do cabo: 10 metros

4. Receção de ouvidores

Parâmetros de desempenho:

Faixa de frequência de trabalho: 20Hz-100kHz baixa

Sensibilidade de recepção: >-200dB

Comprimento do cabo: 15 metros

Programação: Labview+Matlab

Apresentação das funções: o modem e o algoritmo utilizados para comunicações aquáticas são programados pelo MATLAB para chamar o programa MATLAB através do Labview e controlar o cartão de captação de dados para acionar o dispositivo de comunicação aquática; No lado receptor, a coleta de dados do sinal de comunicação é concluída através do cartão de aquisição de dados + audição e o processamento offline de dados e a exibição em tempo real do sinal é concluída pelo programa VC.

Sistema operacional Windows 10

Características: A plataforma permite testar e desenvolver vários tipos de sinais de modem modulado, o ambiente de desenvolvimento baseado no Matlab facilita o teste e a implementação rápida de algoritmos complexos, além de testes reais de sinais hidroacústicos com hardware real. Suporta a transmissão e recepção de vários sinais de modulação acustica; Capacidade de reprodução e análise de sinais, incluindo exibição de domínio temporal do sinal, exibição de domínio de frequência e exibição de constelações do sinal. (Código fonte MATLAB para o esquema de modulação parcial)

O emissor: escolher o método de modulação de acordo com as necessidades, chamar o algoritmo de modulação escrito pelo MATLAB para modular o sinal, ao mesmo tempo que o sinal após a modulação é concluído, produzir o arquivo WAV, retornar ao arquivo WAV gerado pelo LABVIEW e enviar, o envio contínuo pode ser feito, e o usuário pode controlar o número de envios.

Figura 2. Painel de controle de emissão de sinal

A interface offline do receptor agora inclui principalmente os seguintes dois aspectos, o primeiro é que os dados podem ser coletados e armazenados; Depois de parar a coleta, você pode selecionar os dados que deseja desmodear a partir da pasta onde o arquivo é atualmente salvo

Figura 3. Interface de exibição de recepção de sinal em tempo real