智能水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的研究與設(shè)計.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)突出的工程應(yīng)用價值使其正突破原有的應(yīng)用領(lǐng)域向工作環(huán)境更加惡劣的隧道、深山、井底、海洋等領(lǐng)域發(fā)展。作為無線網(wǎng)絡(luò)的重要分支，水下網(wǎng)絡(luò)因在海洋監(jiān)測、資源開采、漁業(yè)發(fā)展等領(lǐng)域占據(jù)了重要地位而在近年來備受重視、蓬勃發(fā)展。但水下網(wǎng)絡(luò)因獨特的工作環(huán)境而具有鮮明的特點，如長傳播延遲、高傳播損失、低信道帶寬、強海洋噪聲、嚴(yán)重的多徑效應(yīng)等，使水下網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)陸上無線網(wǎng)絡(luò)。因此，無論是在節(jié)點硬件設(shè)計還是在節(jié)點通信方案方面，是在節(jié)點定位

2、方案還是在節(jié)點同步策略方面，是在MAC層協(xié)議還是在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議方面，水下網(wǎng)絡(luò)都與傳統(tǒng)陸上無線網(wǎng)絡(luò)存在諸多差異，不能直接將陸上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于水下網(wǎng)絡(luò)。
　　本文的主要工作是設(shè)計一款小型化、智能化的水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。本文首先介紹了水下網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程及水下網(wǎng)絡(luò)的工程應(yīng)用價值，總結(jié)了水下網(wǎng)絡(luò)及水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；進(jìn)一步分析了海洋水聲信道的特點及其對水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計帶來的影響，并結(jié)合水下網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)針對快速布放型水下網(wǎng)絡(luò)提出了基于捷

3、聯(lián)式慣性導(dǎo)航算法的節(jié)點定位方案，給出了水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的總體設(shè)計。
　　其次在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件平臺的設(shè)計原理及主要電路，包括水聲換能器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、信號發(fā)送驅(qū)動電路和信號接收驅(qū)動電路的詳細(xì)設(shè)計過程、慣性導(dǎo)航模塊和邏輯控制模塊的器件選型原則等；進(jìn)一步分析了快速布放型水下網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點投放過程模型、定位模塊的組成模型及投放定位的特點，優(yōu)化了數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理方案，并詳細(xì)介紹了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航算法的組成結(jié)構(gòu)及主