[发明专利]具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统及方法

说明书

本发明涉及水声通信技术，具体涉及具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，包括多个通信节点，每个节点包括一个水声通信收发机；水声通信收发机包括信号接收声基阵、信号发送声基阵、电池模块、微弱信号接收电路、信号采集处理电路、功率放大电路和休眠唤醒控制电路；电池模块分别连接微弱信号接收电路、信号采集处理电路、功率放大电路和休眠唤醒控制电路；信号接收声基阵分别连接微弱信号接收电路和休眠唤醒控制电路；微弱信号接收电路依次连接信号采集处理电路和功率放大电路；功率放大电路连接信号发送声基阵；信号采集处理电路分别连接休眠唤醒控制电路和上位机。ARM中网络层加入Bundle机制，使网络协议具有容延容断功能。该系统能降低水声通信收发机的能量消耗，延长生命周期，还可避免重传。

技术领域

本发明属于水声通信技术领域，尤其涉及具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统及方法。

背景技术

水声通信网络是进行海洋环境监测、海洋资源探索的重要方法，随着人类对海洋资源环境开发的需求逐步增多，对于水声通信网络系统的功能与性能需求也越来越高。但是，在水声通信网络中存在着许多的挑战，由于海洋环境的密闭特性以及水体流动特性，水下通信网络节点不便于频繁的回收处理，迫切需要水声通信网络具有低功耗，长生命周期的特点；另外，由于水声环境带宽受限，水声传播速率较慢，通信信号存在很大延时，且通信链路难以长时间保持，因此具有容延容断机制的水声通信网络具有很高的应用价值。

目前水声通信网络系统主要集中于提高通信速率方面，而较少关注于降低系统功耗以及降低网络开销。如文献1：M.S.Martins,N.Pinto,G.Rocha,J.Cabral，S.LacerosMendez，“Development of a 1Mbps Low Power Acoustic Modem for UnderwaterCommunications”，in 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium，Pages:2482–2485。再如，申请号为201611122254.6的中国专利，“从数字领域和模拟领域抑制干扰的带内全双工水声通信机”。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效降低水声通信收发机的能量消耗，延长其生命周期，且具有容延容断功能的水声通信网络系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，包括多个通信节点，每个节点包括一个水声通信收发机；水声通信收发机包括信号接收声基阵、信号发送声基阵、电池模块、微弱信号接收电路、信号采集处理电路、功率放大电路和休眠唤醒控制电路；电池模块分别连接微弱信号接收电路、信号采集处理电路、功率放大电路和休眠唤醒控制电路；信号接收声基阵分别连接微弱信号接收电路和休眠唤醒控制电路；微弱信号接收电路连接信号采集处理电路，信号采集处理电路连接功率放大电路；功率放大电路连接信号发送声基阵；信号采集处理电路分别连接休眠唤醒控制电路和上位机。

在上述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统中，微弱信号接收电路包括依次连接的差分转单端放大器、第一前置放大器、一级带通滤波器、程控放大器、二级带通滤波器、第一电压跟随器和第一隔离音频变压器；差分转单端放大器连接信号接收声基阵。

在上述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统中，信号采集处理电路包括FPGA，与FPGA连接的ARM，FPGA还连接有模数转换器和数模转换器，与模数转换器连接的模数转换驱动电路，与数模转换电路连接的第二电压跟随器；ARM连接有流水灯、RTC实时时钟和RS232串口通信单元，以及复位电路、存储电路和RS485串口通信单元；模数转换驱动电路与第一隔离音频变压器连接，第二电压跟随器与功率放大电路连接，RS485串口通信与上位机连接，ARM连接休眠唤醒控制电路。