随着经济全球化的快速发展,人类对资源的消耗日益增加,陆地资源的再生速度已经远远不及人类对资源的消耗速度,因此,海洋就成为了人类探索的一大领域。而人类是陆生动物,陆生动物由于呼吸系统的限制,无法在水中自由地呼吸——不过,潜水打破了这一限制。人们进行水下勘察、打捞、救助或者娱乐等行为,都涉及到潜水。而这些潜水活动都可能需要潜水员在水下进行长时间的作业,这就对潜水员的水下安全提了挑战。在过去的半个世纪,或多或少有些学专家或者学者对潜水员水下安全进行了研究和讨论,但是,到目前为止都没有形成一套完整的保障潜水员水下安全的系统。本文基于这样的背景条件设计了一套的潜水员水下安全保障系统,该系统一方面克服了以前的系统那种体积大、系统不稳定的缺点,另一方面本系统具有成本低、实用性高的特点。论文在基于时延估计的双曲定位模型的基础上,建立了一套可以定位潜水员所在位置的实时定位系统。通过使Shearwater Perdix潜水电脑、HKG-07A心率传感器和HKH-11B呼吸传感器,水面服务中心(或母船)的安全工作人员可以实时掌握水下潜水人员所处环境的水文参数情况、潜水员所用的呼吸气瓶的气体供应情况、潜水员的呼吸和心率等生命体征的情况,实现对潜水员状态的实时监控,有效保障潜水员生命安全。文章对水声信道传输特性以及水声定位的方法进行了分类总结,对可能影响水下定位的的各种因素进行分析和归纳。选用线性调频信号作为定位信号,通过水池实验将两个数据采集平台采集的信号进行互相关,验证了线性调频信号良好的相关性和时延估计性能。在厦门大学教育部水声重点实验室1号水池进行实验,选取12×3组实验数据进行定位结果分析,在规格为518cm×2289cm的水池范围内最大定位误差61.8cm,最小为1.lcm,最终定位平均误差16.5cm,具有良好的定位性能。论文对介绍Shearwater Perdix潜水电脑和气体传感器的基本使用和设置,通过蓝牙模块先将潜水电脑的显示内容传递到MSP430核心处理器,然后通过声波的方式传递到数据采集平台之后,再用Wifi发送的水面服务中心后台。对Perdix潜水电脑的深度测量精度进行了验证,潜水电脑具有良好的深度测量精度,Perdix潜水电脑能够满足系统的要求。文章采用HKG-07A心率传感器进行心率测量,并对其心率测量精度进行验证,总体来说,心率测量误差较小,能够满足系统对心率测量的需求。文章所研究的系统能够用于商业潜水、娱乐潜水和竞技潜水,能够实时有效地保障潜水员的生命安全,具有广泛的应用前景。