[發明專利]一種帶有水聲傳感多節點系統

在審

• 申請號: 201710883180.6
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107645311A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 王斌;王保文;張建軍;曹曉冬
• 申請（專利權）人: 天津光電通信技術有限公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B1/401;H04B1/44;H04B11/00;H04B13/02;H04W84/18
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司12211
• 代理人: 李成運

技術領域

本發明屬于水聲通信技術領域，尤其是涉及一種帶有水聲傳感多節點系統。

背景技術

在水下布傳感網監測工程中，由于節點過多時線纜的連接非常復雜，以無線的方式進行信息傳輸可以使網絡布置更加靈活，因此水聲傳感網是目前最為有效的實現方式。由于水聲通信技術的復雜性，水聲傳感網絡節點MDOEM的成本較高，且體積較大，顯然這對于大量節點的工程應用是不利的；

由于海洋環境條件的復雜多變，如多徑干擾等時變、頻變、空變隨機特性,使得聲音信號在海洋信道中的傳遞存在著強烈的畸變和漲落。同時，水下聲信道的環境噪聲、有限頻帶、傳輸時延大等特點又極大地降低了水聲通信的有效性。水下通信系統分為非相干通信系統和相干通信系統。1)非相干方式抗信道起伏能力強，接收端易于解調，且算法穩定性好。相干方式帶寬利用率、通信速率都較高，但是相干信號的解調需要載波精確的同步，這在惡劣的水下聲信道中是不易實現的；水下對講機系統通信會出現速率低、工作環境隨機且復雜等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種低成本、體積小，擴展功能靈活且能夠保證長時間水下小數據量通信的帶有水聲傳感多節點系統，以解決現有技術中水聲調制解調器體積較大、造價昂貴等問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種水聲傳感多節點系統，包括傳感器、核心處理器、信號源模塊、功放模塊、超聲換能器、切換開關、信號放大模塊、模數轉換電路和協處理器，

所述的傳感器、核心處理器、信號源模塊、功放模塊依次連接構成發射鏈路；

所述的信號放大模塊、模數轉換電路、協處理器和核心處理器依次連接構成接收鏈路；

所述的切換開關的切換端分別與功放模塊、信號放大模塊設有連接點，切換開關的另一端與超聲換能器連接。

進一步的，所述核心處理器為32位嵌入式處理器最小系統，所述核心處理器上設有串行通信接口和傳感器接口。

進一步的，所述超聲換能器為收發一體式水聲換能器。

進一步的，所述切換開關為單刀雙擲開關，用于切換超聲換能器的發射/接收模式。

進一步的，所述信號源模塊為基于DDS+PLL方案的信號發生電路。

進一步的，所述功放模塊為半橋功率放大電路，且與超聲換能器阻抗匹配和調諧匹配。

相對于現有技術，本發明所述的一種水聲傳感多節點系統具有以下優勢：

本發明使用單收發一體的超聲波換能器，以雙處理器協同的方式提高通信效率，誤碼率低、實時性好，可以應用于長時間、小數據量的水下組網通信場景，同時具備成本低、體積小的特點，適合用于水下傳感網絡。本發明可根據應用場景擴展其具體功能并且且能夠保證長時間水下小數據量通信的的水聲調制解調器。應用于水下組成傳感和通信網絡，以低成本的水聲通信技術方案為核心，使水聲調制解調器連接傳感器，能夠無方向性的水聲通信，從而可以組成水聲傳感網。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的結構示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

一種水聲傳感多節點系統，包括了1)用于具體應用場景的傳感器；2)用于發射和接收超聲波的超聲換能器；超聲換能器是收發一體的水聲換能器3)用于切換超聲換能器的發射、接收模式的切換開關，；4)用于處理傳感器數據和通信數據并進行調制的核心處理器；5)用于產生調制信號的信號源模塊；6)用于放大調制信號并驅動超聲波換能器的功放模塊；7)用于放大和調理換能器接收信號的信號放大模塊；8)用于將接收的模擬信號轉換為數字信號的模數轉換電路；9)用于解調接收信號并與核心處理器通信的協處理器；