[发明专利]一种带有水声传感多节点系统

说明书

技术领域

本发明属于水声通信技术领域，尤其是涉及一种带有水声传感多节点系统。

背景技术

在水下布传感网监测工程中，由于节点过多时线缆的连接非常复杂，以无线的方式进行信息传输可以使网络布置更加灵活，因此水声传感网是目前最为有效的实现方式。由于水声通信技术的复杂性，水声传感网络节点MDOEM的成本较高，且体积较大，显然这对于大量节点的工程应用是不利的；

由于海洋环境条件的复杂多变，如多径干扰等时变、频变、空变随机特性,使得声音信号在海洋信道中的传递存在着强烈的畸变和涨落。同时，水下声信道的环境噪声、有限频带、传输时延大等特点又极大地降低了水声通信的有效性。水下通信系统分为非相干通信系统和相干通信系统。1)非相干方式抗信道起伏能力强，接收端易于解调，且算法稳定性好。相干方式带宽利用率、通信速率都较高，但是相干信号的解调需要载波精确的同步，这在恶劣的水下声信道中是不易实现的；水下对讲机系统通信会出现速率低、工作环境随机且复杂等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种低成本、体积小，扩展功能灵活且能够保证长时间水下小数据量通信的带有水声传感多节点系统，以解决现有技术中水声调制解调器体积较大、造价昂贵等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种水声传感多节点系统，包括传感器、核心处理器、信号源模块、功放模块、超声换能器、切换开关、信号放大模块、模数转换电路和协处理器，

所述的传感器、核心处理器、信号源模块、功放模块依次连接构成发射链路；

所述的信号放大模块、模数转换电路、协处理器和核心处理器依次连接构成接收链路；

所述的切换开关的切换端分别与功放模块、信号放大模块设有连接点，切换开关的另一端与超声换能器连接。

进一步的，所述核心处理器为32位嵌入式处理器最小系统，所述核心处理器上设有串行通信接口和传感器接口。

进一步的，所述超声换能器为收发一体式水声换能器。

进一步的，所述切换开关为单刀双掷开关，用于切换超声换能器的发射/接收模式。

进一步的，所述信号源模块为基于DDS+PLL方案的信号发生电路。

进一步的，所述功放模块为半桥功率放大电路，且与超声换能器阻抗匹配和调谐匹配。

相对于现有技术，本发明所述的一种水声传感多节点系统具有以下优势：

本发明使用单收发一体的超声波换能器，以双处理器协同的方式提高通信效率，误码率低、实时性好，可以应用于长时间、小数据量的水下组网通信场景，同时具备成本低、体积小的特点，适合用于水下传感网络。本发明可根据应用场景扩展其具体功能并且且能够保证长时间水下小数据量通信的的水声调制解调器。应用于水下组成传感和通信网络，以低成本的水声通信技术方案为核心，使水声调制解调器连接传感器，能够无方向性的水声通信，从而可以组成水声传感网。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种水声传感多节点系统，包括了1)用于具体应用场景的传感器；2)用于发射和接收超声波的超声换能器；超声换能器是收发一体的水声换能器3)用于切换超声换能器的发射、接收模式的切换开关，；4)用于处理传感器数据和通信数据并进行调制的核心处理器；5)用于产生调制信号的信号源模块；6)用于放大调制信号并驱动超声波换能器的功放模块；7)用于放大和调理换能器接收信号的信号放大模块；8)用于将接收的模拟信号转换为数字信号的模数转换电路；9)用于解调接收信号并与核心处理器通信的协处理器；