水聲無線傳感器網絡節(jié)點的設計與開發(fā).pdf

1、隨著無線傳感器網絡技術、產品以及標準的逐步成熟，無線傳感器網絡正在突破原始的應用場景，即從普通陸地到環(huán)境更加惡劣的流程工業(yè)、礦山、井下、隧道、海洋深水等。這些應用給傳感器網絡的設計和研究提出了新的難題，其中的一個應用難點就是深遠海環(huán)境監(jiān)測。將水下聲學傳感器網絡(UAWSN)應用于海洋科學的研究對于海洋科學具有重大的意義。 然而，水下聲波信道存在著帶寬窄、頻率低、傳播速度慢的特點。這就使得水下無線傳感器網絡除了受到節(jié)點資源的限制以

2、外，還面臨著水下聲波信道傳輸延時大、鏈接能力差以及節(jié)點的移動性等客觀條件的制約。所以相對于傳統的陸上傳感器網絡，在深遠海實現無線聲波傳感器網絡在節(jié)點硬件設計、拓撲結構設計、定位和同步策略、可靠性、MAC協議、路由協議、網絡安全等方面都面臨著很多新的挑戰(zhàn)。 本論文主要致力于水下聲學無線傳感器網絡節(jié)點的開發(fā)和調試。首先，根據水下聲學無線傳感器網絡的設計任務，本論文闡述了開發(fā)所涉及的關鍵技術，提出了水下聲學無線傳感器網絡系統的設計方案

3、，并最終確定了采用基于FPGA的硬件開發(fā)平臺，利用SOPC技術進行軟硬件設計，以滿足高性能處理要求并達到高靈活性、可移植性、可裁剪的要求，既降低成本的目的。 接著，在水下聲學無線傳感器網絡系統設計方案的基礎上，本論文提出了水下聲學無線傳感器網絡實驗平臺的設計方案。在詳細闡述了水下聲學無線傳感器網絡的水下傳感器節(jié)點和水上浮子節(jié)點的硬件設計方案和主要功能模塊的電路設計之后，本論文詳細介紹了水聲發(fā)射機和水聲接收機的設計，并對水聲發(fā)射機