[發(fā)明專利]水聲通信低功耗喚醒設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010129029.1
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN102201872A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳佳欣
• 申請（專利權(quán)）人: 吳佳欣
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于實時水聲通信的低功耗喚醒設(shè)備。

背景技術(shù)

水聲通信最初主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，最近十年，隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，如近年來環(huán)境系統(tǒng)的污染監(jiān)測、海上石油工業(yè)的遙控以及不回收儀器設(shè)備而直接獲取海底工作站記錄的科學數(shù)據(jù)等等，使得水下信息通信技術(shù)的商用前景越來越廣闊，相應(yīng)地，也促進了水下通信技術(shù)的發(fā)展。

在水聲通信中，由于海洋環(huán)境的惡劣條件，水下通信設(shè)備的水下生存能力一直是一個非常關(guān)鍵的問題，它直接影響著整個水下通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的性能和使用壽命。由于水下通信設(shè)備通過更換電池的方式來補充能量的代價高昂，所以，在電源總量很難增加的情況下，通過提高電源利用率可以有效地延長整個水下通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的壽命。喚醒機制是解決電源利用率的主要途徑。目前，比較普遍的采用方法有定時喚醒機制、無源喚醒技術(shù)、無線觸發(fā)喚醒技術(shù)等等，但是這些技術(shù)都是基于陸地無線網(wǎng)絡(luò)進行研發(fā)的，而不適合應(yīng)用在水聲通信中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于實時水聲通信的低功耗喚醒設(shè)備，通過提高電源利用率從而有效地延長整個水下通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的壽命。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

它包括由放大器和濾波器組成的低功耗信號調(diào)整電路部分，和由低功耗51單片機及其外圍電路組成的低功耗喚醒電路部分。低功耗信號調(diào)整電路的濾波器與低功耗51單片機的部分通用I/O口相連，余下的低功耗51單片機的通用I/O口與水下通信設(shè)備的主體電路相連，控制水下通信設(shè)備的工作模式。

上述技術(shù)方案中，所述低功耗信號調(diào)整電路部分由模擬電路實現(xiàn)，可以直接焊接在低功耗51單片機上，其中放大器主要用于信號功率放大，濾波器主要對信號進行濾波去噪聲。

上述技術(shù)方案中，所述喚醒信號為單頻正弦信號或單頻余弦信號。

上述技術(shù)方案中，所述低功耗51單片機對放大濾波后的喚醒信號進行采樣，并對采樣信號進行單頻點定點DFT處理，通過判決其頻率值與已知喚醒信號頻率參考值是否對應(yīng)，從而判定該信息是否為喚醒信息。若該信息并非正確的喚醒信息，則不進行任何處理；若該信息為正確的喚醒信息，則喚醒電路向水下通信機主體電路發(fā)出電源控制信號，喚醒通信機主體電路進行工作，同時對低功耗信號調(diào)整電路發(fā)出電源終止信號，終止其接收檢測信息。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.本發(fā)明是針對水聲通信特別設(shè)計的一種低功耗喚醒設(shè)備。

2.本發(fā)明采用集成的低功耗51單片機實現(xiàn)低功耗喚醒功能。與傳統(tǒng)采用的DSP和FPGA等設(shè)備相比，技術(shù)成熟的51單片機價格低、對環(huán)境條件適應(yīng)性強、功能強、體積小、功耗低、可靠性強。并且采用單片機可以方便、可靠地完成水聲通信中數(shù)字信號處理的各項功能，并且很容易實現(xiàn)功能的擴展。

3.本發(fā)明采用低功耗51單片機對接收信號進行頻率判別的方法，即單頻點定點DFT處理。與以往直接判別能量的喚醒電路相比，本發(fā)明可以大大減小因環(huán)境干擾而引起的誤判，提高系統(tǒng)可靠性。由于采用了集成的低功耗51單片機芯片對信號進行單頻點DFT處理，既可大大減少外圍模擬電路的設(shè)計，又可以有效地提高信號分辨率，而且設(shè)計的電路參數(shù)容易修改。

4.基于低功耗設(shè)計思想，單片機信號處理時間越短越好，所以在本發(fā)明中，低功耗51單片機采用C語言與匯編語言共同完成單頻點定點DFT算法。

5.本發(fā)明提供的實時水聲通信的低功耗喚醒設(shè)備可有效地延長整個水下通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的壽命，在遠程無線水下通信中有很大的應(yīng)用前景和價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種用于實時水聲通信的低功耗喚醒設(shè)備的模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明的低功耗喚醒電路部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實施例中單片機工作電流和時鐘頻率間的關(guān)系圖；

圖4是實施例中整個水下通信系統(tǒng)的時間-電流關(guān)系圖。

具體實施方式

本實施例是針對固定在距岸邊10公里左右的水下通信機主體電路設(shè)計的喚醒設(shè)備。

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述：

結(jié)合圖1，本發(fā)明包括由放大器和濾波器組成的低功耗信號調(diào)整電路部分，和由低功耗51單片機及其外圍電路組成的低功耗喚醒電路部分。低功耗信號調(diào)整電路的濾波器與低功耗51單片機的部分通用I/O口相連，余下的低功耗51單片機的通用I/O口與水下通信設(shè)備的主體電路相連，控制水下通信設(shè)備的工作模式。