智能水下網(wǎng)絡節(jié)點的研究與設計.pdf

1、無線網(wǎng)絡突出的工程應用價值使其正突破原有的應用領域向工作環(huán)境更加惡劣的隧道、深山、井底、海洋等領域發(fā)展。作為無線網(wǎng)絡的重要分支，水下網(wǎng)絡因在海洋監(jiān)測、資源開采、漁業(yè)發(fā)展等領域占據(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、嚴重的多徑效應等，使水下網(wǎng)絡設計的復雜度遠遠高于傳統(tǒng)陸上無線網(wǎng)絡。因此，無論是在節(jié)點硬件設計還是在節(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)絡層協(xié)議方面，水下網(wǎng)絡都與傳統(tǒng)陸上無線網(wǎng)絡存在諸多差異，不能直接將陸上網(wǎng)絡技術應用于水下網(wǎng)絡。
　　本文的主要工作是設計一款小型化、智能化的水下網(wǎng)絡節(jié)點。本文首先介紹了水下網(wǎng)絡的發(fā)展歷程及水下網(wǎng)絡的工程應用價值，總結(jié)了水下網(wǎng)絡及水下網(wǎng)絡節(jié)點的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；進一步分析了海洋水聲信道的特點及其對水下網(wǎng)絡節(jié)點的設計帶來的影響，并結(jié)合水下網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)針對快速布放型水下網(wǎng)絡提出了基于捷

3、聯(lián)式慣性導航算法的節(jié)點定位方案，給出了水下網(wǎng)絡節(jié)點的總體設計。
　　其次在總體設計的基礎上，詳細介紹了水下網(wǎng)絡節(jié)點硬件平臺的設計原理及主要電路，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)動電路的詳細設計過程、慣性導航模塊和邏輯控制模塊的器件選型原則等；進一步分析了快速布放型水下網(wǎng)絡中節(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，并詳細介紹了捷聯(lián)式慣性導航算法的組成結(jié)構(gòu)及主