基于蓝光LED的水下传感网通信系统设计与实现

发布时间：2017-09-26 06:07

  本文关键词：基于蓝光LED的水下传感网通信系统设计与实现

  更多相关文章： 水下可见光通信 水下传感网 蓝光LED STC12C5204AD

【摘要】：水下可见光通信作为一种新兴的水下无线通信技术,它在海洋开发和海洋军事等方面起着重要作用。与传统水下无线通信技术相比,水下可见光通信技术弥补了水声通信速率慢、时延大的不足,克服了蓝绿激光通信高指向性的难题。本文基于水下可见光通信技术,开展水下传感网通信系统的研究,搭建水下传感网原型验证系统,实现水下高速数据传输。论文的主要工作如下:(1)研究了可见光在水下的传输衰减特性,基于晶元1W蓝光LED,分别设计了水下模拟信号光发射模块和水下数字信号光发射模块。针对当前可见光通信无专用接收模块的现状,设计出可见光通信专用高性能、低功耗厚膜光电接收模块。(2)基于STC12C5204AD处理器芯片,选用合适低功耗芯片,完成了水下光视频传感器节点、水下光温度传感器节点和水下光汇聚节点的硬件设计和制作,并采取多项措施降低系统功耗。(3)对可见光通信水下组网方式进行研究,采用星型组网方式,基于STC12C5204AD全双工UART接口,设计了水下可见光传感网传输控制协议,完成了各节点软件设计。(4)对基于蓝光LED的水下传感网原型系统进行了详细性能测试。分别通过可见光链路性能测试、空气中组网测试、模拟海水中组网测试、功耗测试,验证了原型系统相关硬件、软件设计,分别实现了空气中距离2m及模拟海水环境下距离1.5m视频、温度信息的采集、发送和显示。
【关键词】：水下可见光通信 水下传感网 蓝光LED STC12C5204AD
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.3;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 水下无线通信技术9-11
• 1.3 水下可见光通信的国内外研究现状11-13
• 1.4 课题研究意义13
• 1.5 研究内容和研究目标13-14
• 1.5.1 研究内容13-14
• 1.5.2 研究目标14
• 1.6 论文创新点14
• 1.7 论文结构14-16
• 第二章 可见光水下传输特性及光收发模块设计16-28
• 2.1 可见光在水下的传输特性16-21
• 2.1.1 海水的吸收特性17-18
• 2.1.2 海水的散射特性18-20
• 2.1.3 可见光在水下的传输损耗20-21
• 2.2 水下可见光发射模块设计21-25
• 2.2.1 光源的选择21-23
• 2.2.2 模拟信号光发射模块设计23-24
• 2.2.3 数字信号光发射模块设计24-25
• 2.3 水下可见光接收模块设计25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 基于蓝光LED水下传感网原型系统硬件设计28-43
• 3.1 系统描述28-29
• 3.2 水下光视频传感器节点硬件设计29-35
• 3.2.1 视频信号源选择29
• 3.2.2 水下光视频传感器节点结构29-31
• 3.2.3 水下光视频传感器各模块硬件设计31-35
• 3.3 水下光温度传感器节点硬件设计35-38
• 3.3.1 水下光温度传感器节点结构35-37
• 3.3.2 水下光温度传感器各模块设计37-38
• 3.4 水下光汇聚节点硬件设计38-41
• 3.4.1 水下光汇聚节点结构38-39
• 3.4.2 水下光汇聚节点各模块设计39-41
• 3.5 水下光传感器原型系统低功耗设计41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 基于蓝光LED水下传感网原型系统软件设计43-57
• 4.1 水下光传感器网络组网方式研究43-44
• 4.2 水下光传感网原型系统传输协议44-46
• 4.2.1 STC12C5204AD串行口通信44-45
• 4.2.2 水下光传感网原型系统软件实现原理45-46
• 4.3 水下光汇聚节点软件设计46-51
• 4.3.1 水下光汇聚节点程序流程图47-48
• 4.3.2 水下光汇聚节点软件实现48-51
• 4.4 水下光视频传感器节点软件设计51-53
• 4.4.1 水下光视频传感器节点程序流程图51-52
• 4.4.2 水下光视频传感器节点软件实现52-53
• 4.5 水下光温度传感器节点软件设计53-56
• 4.5.1 水下光温度传感器节点程序流程图53-54
• 4.5.2 水下光温度传感器节点软件实现54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 基于蓝光LED的水下传感网原型系统性能测试57-67
• 5.1 可见光链路性能测试57-62
• 5.1.1 波形测试57-59
• 5.1.2 眼图测试59-60
• 5.1.3 实际传输效果测试60-62
• 5.2 空气中组网测试62-63
• 5.3 模拟海水中组网测试63-65
• 5.4 原型系统功耗测试65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文72-73
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利73-74
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目74-75
• 致谢75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;李毅中:加快开展传感网标准制定[J];信息技术与标准化;2010年10期

2 朱建勇;马莹;汤熠;;我国传感网发展的思考[J];电子技术应用;2010年07期

3 纪佩宇;陈俊;谢新;李千目;;大规模传感网数据溯源技术研究[J];苏州科技学院学报(自然科学版);2013年04期

4 ;关键字[J];上海信息化;2009年10期

5 ;中国传感网标准工作组正式成立[J];电子产品可靠性与环境试验;2009年05期

6 张南;;传感网联盟成立事宜逐步落实 三大运营商物联网研究院将落户无锡[J];通信世界;2009年41期

7 王慧;陈金鹰;朱军;;传感网——又一次信息产业浪潮[J];通信与信息技术;2009年06期

8 赵振宇;陈金鹰;;传感网及3G新商机[J];通信与信息技术;2009年06期

9 陈洁;邢涛;;传感网特征与通用技术需求[J];电信技术;2010年01期

10 舒文琼;;中国传感网信息服务园开启 云计算、统一接入成特色[J];通信世界;2010年45期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 王慧;陈金鹰;朱军;;传感网——又一次信息产业浪潮[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年

2 赵振宇;陈金鹰;;传感网及3G新商机[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年

3 何明;;传感网在纺织业的应用[A];“五洋杯”2010年江苏纺织学术论文集[C];2011年

4 杨光松;肖明波;程恩;张静;;水声传感网中节省能量的寻路机制[A];中国通信学会通信软件技术委员会2009年学术会议论文集[C];2009年

5 李燕君;孙扬;;低占空比传感网的端到端延迟控制方法[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集（第四分册）[C];2013年

6 陈曦;冯瑞;张卫;;面向上层应用的传感网数据过滤方法[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年

7 张雪坤;陈金鹰;季翔宇;;ZigBee技术在传感网中的应用研究[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年

8 李姗姗;吴慧;卢祥林;饶云江;王杰;;基于光纤传感网技术的智能油田综合监测系统[A];全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 琼玲　虹全;无锡加快传感网技术攻关[N];中国电子报;2009年

2 扬帆;无锡北邮携手建设传感网研究院[N];无锡日报;2009年

3 龚兴;工信部将全力支持传感网发展[N];中国工业报;2009年

4 记者 扬帆;争分夺秒,进军传感网产业[N];无锡日报;2009年

5 丛林;专家聚锡研究传感网标准制定[N];无锡日报;2009年

6 本报记者 过国忠　通讯员 王磊;让传感网技术造福于人[N];科技日报;2009年

7 记者 过国忠　通讯员 吴伟新;国家(无锡)传感网国际科技合作基地揭牌[N];科技日报;2009年

8 英洁;无锡传感网产业快马加鞭[N];无锡日报;2009年

9 本报记者;合作共建国家传感网创新示范区[N];无锡日报;2009年

10 陆峰;合作共建国家传感网创新示范区[N];新华日报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 陈泽强;传感网整合关键技术研究[D];武汉大学;2012年

2 张帆;机械装备状态监测的光纤光栅传感网相关理论与技术研究[D];武汉理工大学;2014年

3 孔令和;绿色传感网的资源优化研究[D];上海交通大学;2012年

4 张琳娟;基于车载传感网的交通异常信息检测与传输关键技术研究[D];北京交通大学;2014年

5 王怿;水下传感网时钟同步与节点定位研究[D];华中科技大学;2009年

6 黄俊杰;模型约束下的无线传感网覆盖优化技术研究[D];南京邮电大学;2014年

，

本文编号：921870