水下无线传感器网络的研究进展
- 格式:doc
- 大小:181.00 KB
- 文档页数:1
浅析水下无线电能传输技术的发展及应用趋势水下无线电能传输技术是指通过无线电波将能量从水下的发射机传输到水下的接收机,实现水下设备和水下无线感知网络的能量供应。
本文将从水下无线电能传输技术的发展历程、现状以及应用趋势方面进行浅析。
第一阶段是1960年代初,主要研究水下声纳信号和水声通讯技术。
这个阶段主要解决的问题是水下声纳传输的信号强度衰减和传播损耗等技术难题,如采用高功率信号源、加大声纳数组面积等方式提高信号传输效果。
第二阶段是1970年代至1990年代初,主要通过光电传感器将水下光能转化为电能,然后通过电能传输到水下设备。
这个阶段的关键技术是光电传感器的发展与应用,如太阳能电池、光传感电池、光纤和光电转换器等。
第三阶段是1990年代至2000年代初,主要研究水下电磁波无线传输技术。
这个阶段提出了水下电磁波传输的概念,并通过水下接收机接收到电磁能量后将其转化为电能供应给水下设备。
这个阶段的关键技术包括水下天线设计、电磁波的传播特性研究和水下接收机的设计等。
目前,水下无线电能传输技术已经取得了一些重要进展。
在水下无线充电技术方面,美国麻省理工学院的研究团队开发出了一种通过声纳信号将能量传输到水下的设备,并成功实现对水下无人机的无线充电。
而在水下感知网络领域,研究人员也提出了一些解决方案,如通过水下无线充电技术为水下传感器供电,实现长时间持续运行。
一方面,水下无线电能传输技术将极大地推动水下智能设备和水下感知网络的发展。
通过无线充电技术为水下无人机、水下传感器等设备提供能源,将设备的使用时间延长、工作效率提高。
水下无线电能传输技术将为水下资源勘探、水下海洋观测等领域的发展提供支持。
水下资源勘探、海洋观测等任务对能源的需求巨大,传统的电池供电方式往往难以满足长时间持续运行的需求,而水下无线电能传输技术恰能解决这一瓶颈问题。
水下无线电能传输技术还有望应用于水下通讯系统的能源供应,提供持续稳定的电能给水下通讯设备,保证通讯系统的正常运行。
水下无线传感器网络定位算法综述水下无线传感器网络是一种独特的网络组成方式,广泛应用于海洋勘察、海洋生态监测等领域。
水下传感器网络拥有多传感器节点分布于不同的海域位置,同时节点通过有限的无线带宽、有限的能量、有限的计算资源等等复杂的条件进行数据传输和处理。
因此,在水下无线传感器网络中,准确的节点定位算法尤为重要。
本篇文章将综述当前流行的水下无线传感器网络定位算法的优缺点及适用范围。
常用的水下无线传感器网络定位算法主要包括:超声波定位法、信号传播模型定位法、加权最小二乘算法、基于多普勒效应的定位算法和最大似然估计算法等。
超声波定位法作为一种传统的水下定位方案,主要基于声传播速度确定节点之间距离,并利用三点定位法计算节点位置。
优点是精度较高,缺点是需要昂贵的硬件设备支持,并且会受到海洋环境的影响,也不适用于大规模的传感器节点部署。
信号传播模型定位法基于信号传播失真的特性,通过对节点信号接收强度与距离的关系进行建模来计算节点之间的距离。
该方法实现简单,但缺点是需要精确的信号传播模型,并且也比较依赖环境变化。
加权最小二乘算法主要利用多源信息融合的思想,将多种定位算法的结果进行权重分配、组合,得到更准确的定位结果。
优点是不受单一算法的限制,并且适用于大规模涉及多个节点的数据处理。
基于多普勒效应的定位算法主要利用水下传感器节点之间的多普勒效应进行节点位置计算。
该算法在多探头定位方案中具有较高的精度,同时具有良好的适应性和通用性等方面优势。
最大似然估计算法是一种常用的统计学方法,它主要利用节点之间的连通图关系,对节点位置进行建模和估计。
该算法具有高精度和良好的可扩展性。
缺点是需要较长的计算时间,适合中小规模节点定位。
总的来说,以上水下无线传感器网络定位算法各有优缺点,在实际应用中需要根据具体的场景和需求进行选择和优化。
未来,随着水下传感器网络的应用需求不断增加,如何提高定位算法的精度、稳定性和实时性等方面的研究也将变得越来越重要。
无线传感器网络的水下磁探测研究的开题报告一、选题背景水下磁探测是一种重要的水下勘探手段,可以用于寻找海底矿产资源、水下管道、船只残骸等,对军事、航海、资源开发等具有重要应用价值。
传统的水下磁探测技术多采用有线方式进行控制和数据传输,但随着无线传感器网络技术的不断发展,在水下磁探测中应用无线传感器网络有望提高效率和降低成本。
二、研究意义水下磁探测是一个具有挑战性的问题,传统的磁探测系统往往需要大量人力物力以及昂贵的设备,成本非常高。
而无线传感器网络可以实现自组织和自动化的监测和控制,不仅可以减少对人力的需求,还可以降低设备成本。
此外,无线传感器网络还可以提高数据采集速度和精度,使水下磁探测更加高效和准确。
三、研究内容本研究将以水下磁探测为应用场景,探究无线传感器网络在水下磁探测中的应用。
具体研究内容包括以下几个方面:1. 研究水下磁场测量原理和技术,探究无线传感器网络在水下磁探测中的应用优势;2. 设计水下磁探测的无线传感器网络体系结构、节点部署方案和通信协议;3. 实现无线传感器网络的硬件和软件系统,并进行系统测试和验证;4. 分析实验数据,评估系统的性能和可行性。
四、研究方法本研究将采用实验和仿真相结合的方法。
首先,通过对水下磁场测量原理和技术进行研究和分析,设计出水下磁探测的无线传感器网络体系结构、节点部署方案和通信协议。
接着,搭建实验平台,实现无线传感器网络的硬件和软件系统,并进行系统测试和验证。
在实验过程中,还将利用仿真软件对系统的性能进行分析和评估。
五、预期结果本研究期望在以下几个方面取得成果:1. 设计出适用于水下磁探测的无线传感器网络体系结构和通信协议,并实现系统硬件和软件;2. 通过实验和仿真,评估无线传感器网络在水下磁探测中的性能和可行性;3. 探寻无线传感器网络在水下磁探测中的应用前景,为相关领域研究提供新思路和新方法。
六、研究进度计划本研究计划分为以下几个阶段:1. 研究水下磁场测量原理和技术,分析水下磁探测的无线传感器网络应用需求(预计2周);2. 设计水下磁探测的无线传感器网络体系结构、节点部署方案和通信协议(预计4周);3. 实现无线传感器网络的硬件和软件系统,并进行系统测试和验证(预计6周);4. 分析实验数据,评估系统的性能和可行性(预计2周);5. 撰写论文和答辩准备(预计4周)。
水下传感器网络及目标定位研究的开题报告一、研究背景水下传感器网络是指利用多个水下传感器节点进行数据采集、处理、传输等功能的网络系统。
它可以在海洋、湖泊、河流等水域中进行科学研究、军事侦察、资源勘探等活动。
目标定位是水下传感器网络的一个核心应用,它可以精确定位相关目标的位置信息,可以广泛应用于海洋生态环境监测、船只导航、潜水器自主探测等领域。
目前,水下传感器网络和目标定位技术已经得到较为广泛的研究和应用。
然而,在实际应用中,水下环境的复杂性和其信道特性的不确定性给水下传感器的部署和数据处理都带来了挑战,同时目标的运动轨迹等因素的不确定性也给目标定位带来一定的难度。
因此,需要在这些方面继续深入研究,进一步提高水下传感器网络和目标定位技术的稳定性和鲁棒性。
二、研究目的和意义本研究旨在探究基于水下传感器网络的目标定位技术,结合水下环境的特殊性质,设计新的目标定位算法和优化方案,提高目标定位算法的精度和鲁棒性。
具体目的和意义如下:1. 研究水下传感器网络的部署方法和优化方案,提高网络的稳定性和覆盖范围。
2. 研究目标运动轨迹的预测方法和优化方案,提高目标定位的精度和鲁棒性。
3. 研究数据处理算法和优化方案,提高数据处理的效率和准确性。
4. 设计并实现水下传感器网络和目标定位系统的实验平台,验证所提出的算法和方案的可行性和有效性。
5. 推广水下传感器网络和目标定位技术的应用,为海洋生态保护、资源勘探、军事侦察等领域提供技术支持。
三、研究方法和内容1. 研究水下传感器网络的部署方法和优化方案,包括传感器节点的选择、部署密度、通信方式、网络拓扑结构等方面。
通过实验和模拟分析,优化水下传感器网络的性能和覆盖范围。
2. 研究目标运动轨迹的预测方法和优化方案,主要包括利用传感器节点采集的数据对目标运动轨迹进行预测、利用机器学习算法对目标运动轨迹进行预测等方面。
通过实验和模拟分析,优化目标定位算法的性能和精度。
3. 研究数据处理算法和优化方案,主要包括数据传输、数据聚合、数据分类等方面。
无线传感器网络国内外研究现状1 无线传感器网络简介 (1)2 无线传感器网络的国外研究现状 (2)3 无线传感器网络的国内研究现状 (3)1 无线传感器网络简介随着传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半导体与微机电系统制造技术的飞速发展,具有感知、计算存储和通信能力的微型传感器应用于军事、工业、农业和宇航各领域。
无线网络传感器是集传感器执行器、控制器和通信装置于一体, 集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身的资源(计算、存储和能源)受限的嵌入式设备。
由这些微型传感器构成的无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息, 并对这些信息进行处理, 传送给需要这些信息的用户。
无线传感器网络(WSN)是由大量的具有通信和计算能力的微小传感器节点,以无线的方式连接构成的自治测控网络。
一种普遍被接受的无线传感器网络的定义为:大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络,其中节点是同构的,成本较低、体积较小,大部分节点不移动,被随意散布在工作区域,要求网络系统有尽可能长的工作时间。
一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点(群) 、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等。
无线传感器网络具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点。
从21世纪开始,无线传感器网络成为多学科交叉前沿研究热点,引起了世界各国的极大关注。
WSN由具有传感器模块、数据处理模块、交换路由模块和无线通信模块等大量传感器节点,通过交换传输组成多跳的自组织、自学习无线通信网络系统,把感知对象的信息发送给控制者。
WSN已成为一种全新的信息获取、处理、传输和控制系统,并在军事、工业、商业、医疗、灾害预报等领域有着广阔应用前景。
WSN经历了从智能传感器、无线智能传感器到无线传感器网络的3个发展阶段。
智能传感器将计算能力嵌入到传感器中,使传感器节点不仅具有据采集能力,而且具有信息处理能力。
海洋环境监测中的传感器技术应用与研究【引言】海洋是人类赖以生存的重要资源,也是全球环境变化的重要指标之一。
随着现代化技术的发展,海洋环境监测的手段越来越精细化和智能化,其中传感器技术是不可缺少的重要环节。
本文将重点介绍海洋环境监测中传感器技术的应用与研究。
【传感器技术在海洋环境监测中的应用】1.浮标传感器浮标传感器是一种重要的海洋环境监测设备,主要用于测量海洋表层温度和盐度等参数。
根据海洋温度和盐度的变化可对海洋环境的变化趋势进行分析和预测。
一些高端的浮标传感器还可以测量海流、氧气含量等参数,可以满足海洋环境监测的多种需求。
2.水下传感器水下传感器是一种用于在海洋底部或者水下进行环境检测的设备。
主要用于监测海洋底部生态环境、水下气体、泥沙等参数。
同时,水下传感器还可以用于探测沉船遗迹及其周围环境,其应用范围非常广泛。
3.可穿戴式传感器可穿戴式传感器可以通过佩戴在人体表面或者动物体表面,对周围环境和身体状态等参数进行实时监测。
在海洋环境监测中,可穿戴式传感器主要用于对海洋动物的运动状态、心率、呼吸等体征的监测。
得益于其便携、低成本的优点,可穿戴式传感器在海洋生态研究领域具有广阔的应用前景。
【传感器技术在海洋环境监测中的研究进展】1.多功能传感器的研发多功能传感器集成了多种传感器功能,是目前研究的热点之一。
通过在一个传感器内部集成多个传感器模块,可以大幅度提升传感器的智能度和可靠性。
这种多功能传感器的研发不仅可以应用于海洋环境监测,还可以应用于机器人、智能家居等领域。
2.传感器网络技术的研究传感器网络技术可以将多个传感器相互联通,形成一个强大的传感器网络,实现对更广范围内的海洋环境进行监测。
传感器网络技术可以实现数据的快速传输和共享,提升监测效率和准确性。
此外,传感器网络技术还可以实现监测结果的实时反馈和联动控制,为环保治理和应急处置等方面的应用提供更强大的技术支持。
【结论】传感器技术在海洋环境监测中具有重要的应用和研究价值。
毕业论文任务书通信工程本科专业(11级)题目:基于TDOA算法的水下无线传感器网络定位技术研究学生姓名:张龙班级:通信4班学号:11250422题目类型:科学研究(K)指导教师:薛建彬一、论文目的和意义无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是指由大量成本低廉的、尺寸小的、具有感知能力、计算能力和无线通讯能力的传感器节点组成的网络;综合了现代传感技术、微电子技术、通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术等多个学科,是一个新兴的交叉研究领域。
随着嵌入式技术、微传感器技术、微机电系统制造技术以及无线通信技术的发展,具有采集、计算、存储和通信等综合能力的无线集成传感器得到了各领域大规模的应用。
其中,水下无线传感器网络就凭借各种传感器节点感知周围环境信息,如酸碱度、温度、水位、压力、流速等,水下节点之间依靠声波通信进行自组网,最终通过漂浮在水面的节点,依靠电磁波与陆地通信网络连接起来,把水下采集到的数据发送给观测者。
TDOA定位是基于测距的无线传感器网络定位方法中的一种,也被广泛的应用在蜂窝网络定位中。
TDOA定位通常是通过记录两种不同信号(常使用无线电信号和超声波信号)的到达时间差异,根据已知的两种信号的传播速度,直接把时间差转化为距离。
由于基于TDOA的WSN定位精度相对较高,并且不需要全局时间同步,时间差(TDOA)测距技术在无线传感器网络定位方案中得到了较多的应用。
由于这种方法不是采用到达的绝对时间来确定节点的位置,降低了对时间同步的要求,而且定位精度高,易于实现,在非理想环境下性能相对优越。
本次毕业论文要求在查阅大量参考资料的基础上,学习和分析水下无线传感器网络的基本概念、原理和方法;掌握水下无线传感器网络定位的基本方法;了解水下无线传感器网络的测距方法;在此基础上,重点研究基于测距的水下无线传感器定位算法,探讨水下无线传感器网络定位系统的设计与Matlab验证。
主题文章 High Light View
水下无线传感器网通信技术初探 ■吴承治 (电信科学技术第五研究所成都610062) 摘要: 本文描述了水下无线传感器网的通信要求,分析了各种基本的物理承载,包括声波通信、电磁波通信和光波通信技术的优点和 局限。重点讨论了水下无线传感器网的工程对策和网络挑战。最后,针对潜航器网络应用,讨论了声波和光波混合的通信技 术。 关键词: 水下无线传感器 ̄J(Underwater Wireless Sensor Network,UWSN)声波通信(ACOMM)电磁波通信(EMCOMM)光波通信 (OCOMM)混合无绳遥控潜航器(Hyb rid Un—Tethered Remotely Operated Vehicle,HUTROV)自主潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)。 Doi:lO.3969/j.issn.1673—5137.2015.01.001
0.前言 近年来,水下无线传感器网(Underwater Wire1es s Sensor Network,UWSN)已得到大范围的应用,例如海底 观测、环境研究、自主潜航器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV),也称为自主潜水机器人工作等。通过在一 个三维水下空间中,利用部署一个分布式和可扩展的传感 器网,每个水下传感器能够监视和检测本地的环境参数和 事件。所以,与遥感技术比较,UWSN提供一个更好的传感 和监视技术,以便获取更好的数据来理解空时复杂的水下 环境。很清楚,在UWSN中的单元或节点问,有效的水下通 信在整个网络系统设计中是最基本和最关键的问题。现存 的水下通信系统包括以声波、电磁波或光波形式的信息传 输。然而,每种技术都具有各自的优点和局限。本文重点 讨论了UWSN的工程对策和网络挑战。 1.uwsN的通信要求 对大多数应用,UWSN是具有高密度部署传感器节点的 水下网络。节点高度密集是这种网络的关键特性。根据应 用,我们能粗略分这种网络成两类:1)长期非实时水中监 视应用,如海图数据收集、污染监视/检测和离岸油气田监 8 i现代传输 视。2)短期实时水中探测应用,如潜艇探测,寻找丢失的 宝物和灾难搜寻。前者根据传感器节点的部署(受控的浮动 或者固定在海底),可能是移动的或固定的,而由于部署/ 恢复固定传感器节点的成本高,后者通常是移动的,不用 固定的。集中起来将会出现三种类型的UWSN:a)长期非实 时应用的移动UWSN(M-LT-UWSNs);b)长期非实时应用的固 定UWSN(S-LT-UWSNs);C)短期实时应用的移动UWSN(M—ST— UWSNs),通信要求示于表1。 表1 UWSN的通信要求
水下无线传感器网络节点自定位研究的开题报告一、选题背景及研究意义水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks,UWSN)是一种特殊类型的无线传感器网络,具有广泛的应用前景,如水下数据采集、水下生态监测、船舶控制等。
在水下环境中,无线信号传输的衰减大、干扰复杂,网络节点常常处于自发射位置状态,难以自行确定自身位置,因此,节点自定位是水下无线传感器网络中的一项关键技术。
通过节点自定位,可以实现网络拓扑控制、定位目标、路径规划等重要功能。
目前,国内外学者已经开展了大量与节点自定位相关的研究,包括利用声波、电磁波等传感方式进行自定位等。
但是,在水下环境中,由于信号传输的复杂性和不确定性,节点自定位依然存在很大的难度和挑战。
因此,本课题拟对水下无线传感器网络节点自定位进行深入研究,从理论分析到实际应用都进行探讨,具有重要的科学意义和实用价值。
二、研究内容及概述本课题旨在研究水下无线传感器网络节点自定位技术,主要研究内容包括但不限于以下几个方面:1. 节点自定位算法研究。
分析目前已有的节点定位算法,探讨其适用范围、优缺点等方面,并结合实际网络应用情况,设计出一种适合水下环境的节点自定位算法。
2. 节点自定位算法测试与验证。
利用仿真平台或实际网络部署验证设计出的节点自定位算法的效果,并对算法进行优化改进。
3. 节点部署方式研究。
分析节点部署方式对节点自定位的影响,设计一种节点合理部署策略,以提高节点自定位的精度和效率。
4. 节点自定位在水下网络应用中的研究。
探讨节点自定位技术在水下无线传感器网络中的应用,例如在定位目标、路径规划等方面的应用,为水下无线传感器网络的实际应用提供支撑。
三、研究方法1. 文献调研。
深入学习相关领域的学术研究成果,了解国内外研究现状,选用适合的理论模型和算法。
2. 算法设计。
结合水下环境的特点,设计适合水下无线传感器网络的节点自定位算法。
光纤传感技术在海底环境监测中的应用第一章:引言光纤传感技术在海底环境监测中的应用已成为近年来光纤领域中的热点话题。
随着人类经济社会的快速发展,海洋经济日益成为各国竞争的重点领域之一,其中海洋石油开发、深海矿产资源开发及海底光缆铺设等众多海洋工程领域对海洋环境的监测和保护提出了更高要求。
利用光纤传感技术在海底环境中实现安全可靠的实时监控显得尤为重要。
第二章:光纤传感原理光纤传感技术是基于光纤传输介质和信号传输原理实现的一种测量技术。
光纤传感技术主要有两种类型:分布式光纤传感技术和点式光纤传感技术。
分布式光纤传感技术利用一根长光纤,通过测量光纤中光信号的强度变化或时间延迟等参数实现测量。
这种技术的主要优点是可以在同一条光纤上同时实现多参量测量。
分布式光纤传感技术通常有拉曼散射和布里渊散射两种形式,其中拉曼散射技术可以实现高温和高压等极端环境下的测量。
点式光纤传感技术则是利用光纤传输介质完全包裹着测量目标的原理,将测量光纤连接到目标区域内部,在光纤与目标物之间的接触面上感应出光的微小变化,进而可测量目标的物理参数。
由于点式光纤传感技术对传感器制造要求很高,通常应用范围相对较为狭窄。
第三章:海底环境监测中的应用海底环境监测是海洋科学领域中的重点研究领域之一。
海底环境监测的主要目的是在发现问题、分析问题的基础之上,提供可靠的数据支持,从而更好地保护海洋环境,维护人类和海洋生态可持续发展。
在海底环境监测中,光纤传感技术可以应用在水下地质灾害监测、海底生物物种监测、水质污染监测、海洋温度变化监测、海底声学信号监测等多个领域。
通过铺设光纤传感器网络,可以实现海底水下地质灾害时的灾害动态监测和预警,提高海洋科学家对于近海地震活动和海底滑坡等灾害的预判和预防。
同时,光纤传感技术可实时监测和预测海底生物迁移繁殖情况,为区域生态环境保护与管理提供支持。
通过在海洋底层铺设光纤传感器节点,可以实现对水质污染的实时监测,避免石化等化工企业排放油类、有机酸、酚、氰化物等有害物质造成的海洋污染。
水下无线传感器网络通信技术研究现状及趋势
刘千里;吴晖
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2022(42)9
【摘要】随着海洋资源的开发和信息化,水下无线传感器网络(UWSN)已在防灾、分布式战术监视、海底勘探、地震监测,环境监测等领域广泛应用。
通信技术是水下无线传感器网络的基础和关键部分。
但是,与陆地环境相比,海洋环境复杂多变,在这种环境下的通信非常困难。
因此,对水下通信方法和网络技术进行了深入的讨论和回顾,例如水声通信、水下光通信、路由和媒体访问控制(MAC)协议以及水下多模态网络进行了回顾和分类。
最后讨论了水下高可靠性通信技术的实现,并对未来发展趋势进行了展望。
【总页数】6页(P20-24)
【作者】刘千里;吴晖
【作者单位】海军装备部驻武汉地区第五军事代表室
【正文语种】中文
【中图分类】TN923
【相关文献】
1.水下无线传感器网络通信技术及应用实践研究
2.水下管道焊接技术研究现状及发展趋势
3.水下无线传感器网络定位技术研究进展
4.水下声无线传感器网络通信性能研究
5.AUV水下通信技术研究现状及发展趋势探讨
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
十.水下无线传感网络水下无线传感网络水下无线传感网络与陆地无线传感网络的不同特点的具体表现水下无线传感网路通信技术水下无线传感器节点的组成水下无线传感器网络体系结构水下无线传感网络的定位水下传感器网络部署在极其复杂可变的水下环境中,主要利用水声进行通信,有着许多与陆地无线传感器网络不同的特点,具体表现在:第一,水下信道具有高时延、时延动态变化、高衰减、高误码率、多径效应、多普勒频散严重、高度动态变化以及低带宽等特点,被认为是迄今难度最大的无线通信信道;第二,水下节点和网络具有移动性特点;第三,水下节点使用电池供电,更换电池更为困难。
另外,节点发送信息耗能比接收信息往往大很多倍;第四,由于水下节点价格昂贵,水下网络具有稀疏性的特点.水下传感器网络的这些特点,使得陆地无线传感器网络协议不能直接应用于水下,必须研究适应水下网络特点的新协议.1.水下无线传感器网络通信技术1).无线电波通信:无线电波在海水中衰减严重,频率越高衰减越大.水下实验表明:MOTE节点发射的无线电波在水下仅能传播50~120am因此,无线电波只能实现短距离的高速通信,不能满足远距离水下组网的要求.2).激光通信:蓝绿激光在海水中的衰减值小于0.01dB/m,对海水穿透能力强.水下激光通信需要直线对准传输,通信距离较短,水的清澈度会影响通信质量,这都制约着它在水下网络中的应用.不过,它适合近距离高速率的数据传输。
3).水声通信:目前水下传感器网络主要利用声波实现通信和组网.最早的水声通信技术可以追溯到20世纪50年代的水下模拟电话。
.20世纪80年代出现了取代模拟系统的数字频移键控技术以及后来的水声相干通信技术.20世纪90年代DSP芯片及数字通信技术的出现,尤其是水下声学调制解调器的问世,为水下传感器网络的发展奠定了坚实的基础.水下声学传播特征:高时延和时延的动态变化;水声信号衰减大,通信信道带宽低;多经效应严重;传输误码率高。
1 水下传感器网络通信技术
水下传感器网络通信技术主要有无线电、激光和水声通信3种方式.
1. 1 无线电波通信
无线电波在海水中衰减严重, 频率越高衰减越大. 水下实验表明: MOT E 节点发射的
无线电波在水下仅能传播50~ 120 cm[ 5] . 文献[ 9] 的低频长波无线电波水下实验可以达到6~
8m 的通信距离. 30~300Hz 的超低频电磁波对海水穿透能力可达100多米, 但需要很长的接
收天线, 这在体积较小的水下节点上无法实现. 因此, 无线电波只能实现短.
1. 2 激光通信
蓝绿激光在海水中的衰减值小于10- 2 dBPm[ 10] ,对海水穿透能力强. 文献[ 11] 在清澈的
水中进行过短距离高达几兆比特的高速水下激光通信实验. 文献[ 12] 使用532 nm 的绿光
激光器进行了通信距离小于7m、传输速率为320 Kbps 的高速水下数据传输实验. 水下激光
通信需要直线对准传输, 通信距离较短, 水的清澈度会影响通信质量, 这都制约着它在水下
网络中的应用. 不过, 它适合近距离高速率的数据传输, 比如自主水下航行器和岸边基站间
的数据传输等.
1. 3 水声通信
目前水下传感器网络主要利用声波实现通信和组网. 最早的水声通信技术可以追溯到
20 世纪50年代的水下模拟电话[ 7] . 20 世纪80 年代出现了取代模拟系统的数字频移键控
技术以及后来的水声相干通信技术. 20 世纪90 年代DSP ( digital signal processing) 芯片及
数字通信技术的出现, 尤其是水下声学调制解调器的问世, 为水下传感器网络的发展奠定了
坚实的基础.
2 水下传感器网络节点
2.1 水下传感器网络节点基本组成