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VHF无线电话控制单元设计与实现
| 论文题名： | VHF无线电话控制单元设计与实现 |
| 关键词： | 船舶交通管理系统;VHF无线电话;语音处理;控制单元;数据交换 |
| 摘要： | VHF无线电话（Very High Frequency Radiotelephone）作为水上移动通信的一种近距离通信工具，是船舶交通管理系统（VTS，Vessel Traffic Services）的重要组成部分，可以进行日常业务通信和船舶遇险、紧急、安全通信，在海上船舶通信中发挥着巨大的作用。按照SOLAS公约的要求，GMDSS实施后在任何航区航行的船舶均应配有VHF无线电话装置。 传统 VHF无线电话通信过程中采用模拟通信方式，这种通信方式简单易行，但是通信质量较差，通信过程不易控制。随着半导体技术的发展，VHF通信逐渐向数字化方向发展。本文基于此提出了数字化 VHF无线电话通信系统的设计方案，在原有射频前端电路的基础上，改进了VHF无线电话控制单元电路，将部分模拟电路集成到DSP中实现。本文的主要设计思路是：在发射电路中将原始语音信号采样后通过码激励线性预测（CELP，CodeExcited Linear Predictive）压缩编码算法之后再进行FSK调制，接收电路中采用相对应的FSK解调、CELP解码算法后对语音信号进行重建。同时为了简化硬件电路设计，也将一些模拟基带语音处理电路（如哑音频静噪、预加重、去加重等）集成到DSP中，通过软件编程的方法来实现。 本文不仅设计了本地VHF无线电话控制单元，而且还增加了USB通信接口和以太网通信接口，用于与船舶航行数据记录仪（VDR，Voyage Data Recorder）主机进行数据交换，便于在船舶发生事故或海事纠纷时通过回调VDR存储的数据对事故原因进行分析。 本文采用ADI公司最新推出的ADSP-BF609双核DSP作为VHF无线电话控制单元的主控制器展开设计，首先对语音处理的相关知识做了简单介绍，通过对比各种语音编解码算法并做出选择，深入研究了适合本设计的CELP语音压缩编解码算法和FSK调制解调算法原理，并对相关公式进行了推导。完成了硬件电路原理图到 PCB的设计和硬件电路板的调试。在硬件平台上采用集成开发环境CCES（CrossCore Embedded Studio）编写了CELP语音编解码、FSK解调、CODEC、音频AD和DDS等相关语音处理程序。最后对系统进行了调试和结果分析，验证本设计方案的可行性。 |
| 作者： | 唐元洪 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 刘繁明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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