水下声传感器网络通讯系统的研究

发布时间：2017-06-04 15:09

  本文关键词：水下声传感器网络通讯系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水声网络由于其在渔业、工业和国防等领域的广阔应用背景,近年来得到的国内外研究者的普遍重视并取得了蓬勃的发展。作为传感器网络的重要分支,水声传感器网络具有非常鲜明的特点,使得许多原本适用于陆地上的传感器网络技术、协议及算法无法满足水下环境的特殊要求。目前已提出的水声网络协议尤其是MAC层协议几乎没有明确提出它的现实应用背景,仅针对水声信道特点(例如低带宽、高时延)对协议进行设计或改进。目前还没有能够直接应用在实际水下项目中成熟MAC协议,因此需要设计出更加实用化的水声网络MAC层协议。本文首先总结了水声网络的国内外研究现状,然后分析了水下声信道的特点以及其在水声网络协议设计产生的影响。其次对水声Modem的收发电路进行了独立的设计,选取型号为DYW-28-GCWJ水声换能,器型号为TMS320C6747的低功耗DSP作为传感器节点的处理器,利用跳频通信的算法完成了水声文本通信。再次介绍了水声网络MAC层协议的主要技术挑战并分析了近几年来在高水平杂志中发表的针对水声网络提出的MAC层协议的优缺点且做了比较详细的分类研究。最后提出了MAC层协议实用化的几点改进机制,采用了主从式和多跳式相结合的拓扑结构,设计了启动唤醒机制、报警触发机制和中继转换机制降低能耗；引入AUV/UUV校准模式统一所有节点的时钟,消除由时钟漂移带来的问题。通过仿真,可以得出采用上述机制网络能有更好的实用效果。
【关键词】：水声网络 实用化MAC层协议 DSP
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 本课题的研究背景9-10
• 1.2 本课题的国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 本文的主要工作11-13
• 2 水声通信及水声网络的综合分析13-25
• 2.1 水声信道的特点13-16
• 2.1.1 传播延迟13
• 2.1.2 传播损失13-14
• 2.1.3 多途效应14-15
• 2.1.4 环境噪声15
• 2.1.5 多普勒频散15-16
• 2.2 网络拓扑结构16-18
• 2.2.1 集中式拓扑16
• 2.2.2 分布式拓扑16-17
• 2.2.3 多跳式拓扑17-18
• 2.3 网络体系结构18-20
• 2.3.1 二维监测网络18-19
• 2.3.2 三维监测网络19-20
• 2.3.3 带移动节点的监测网络20
• 2.4 网络协议的分层结构20-24
• 2.4.1 物理层20-21
• 2.4.2 数据链路层21-22
• 2.4.3 网络层22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 水下跳频通讯的研究与DSP实现25-38
• 3.1 跳频通信概述25-26
• 3.1.1 扩频通信原理25
• 3.1.2 跳频通信的信号分析25-26
• 3.2 水声Modem收发电路的设计26-34
• 3.2.1 水声换能器27-30
• 3.2.2 发射电路模块30-33
• 3.2.3 接收电路模块33-34
• 3.3 基于TMS320C6747水下跳频通讯的实现34-37
• 3.3.1 通信系统的结构组成34-35
• 3.3.2 跳频图案的设计35
• 3.3.3 跳频通信软件流程图35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 水声网络MAC层协议的比较分析38-43
• 4.1 水声网络MAC层协议的主要技术挑战38-39
• 4.2 水声网络MAC层协议的分类研究39-42
• 4.2.1 固定分配类40
• 4.2.2 随机竞争类40-41
• 4.2.3 混合类41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 5 水声网络实用化MAC层协议的几点改进研究43-52
• 5.1 引言43
• 5.2 几点改进机制43-48
• 5.2.1 定时上传模式44-45
• 5.2.2 启动唤醒机制45-47
• 5.2.3 报警唤醒机制47
• 5.2.4 中继转换机制47
• 5.2.5 时钟漂移修正机制47-48
• 5.3 仿真建模48-50
• 5.3.1 传感器节点模型48-49
• 5.3.2 水声网络拓扑模型49-50
• 5.4 仿真结果分析50-51
• 5.4.1 端到端时延50
• 5.4.2 能量有效性50-51
• 5.5 本章小节51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况57-58
• 致谢58-59

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 何明;梁文辉;陈国华;陈秋丽;;水下移动无线传感器网络拓扑[J];控制与决策;2013年12期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董挺;基于分形理论的无线传感器网络优化研究[D];北京邮电大学;2014年

  本文关键词：水下声传感器网络通讯系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：421334