一种水声传感器网络模拟测试方法及其平台技术

本发明专利技术涉及一种水声传感器网络模拟测试方法及测试平台，该测试平台包括：水声信道、服务器、与所述服务器均分别连接的第一调制解调器、第二调制解调器和调音台；所述水声信道包括：声信号发送装置、水环境装置和声信号接收装置。本发明专利技术通过服务器确认被模拟的水声传感器网络的各项基础信息，通过第一调制解调器和第二调制解调器模拟水声传感器网络中各个节点实现声信号在水中传播的物理链路，实现了模拟任何复杂的水声传感器网络拓扑结构的功能，通过模拟水声传感器网络拓扑结构以确定不同水声传感器网络效率。

An underwater acoustic sensor network simulation test method and its platform

The invention relates to a wireless sensor network simulation test method and the test platform, the test platform includes: acoustic channel, server, and the server is respectively connected with the first modem, the modem and the second mixer; the acoustic channel includes an acoustic signal transmission device, device and signal receiving device of water environment. The basic information of underwater acoustic sensor network of the invention are simulated by the server to confirm, through the first and second analog modem modem physical link acoustic signal propagation in water of each node in wireless sensor network, realizes the simulation of any complex underwater acoustic sensor network topology function, through the simulation of underwater acoustic sensor network topology to determine different acoustic sensor network efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种水声传感器网络模拟测试方法及其平台
本专利技术涉及水下网络
，尤其涉及一种水声传感器网络模拟测试方法及其平台。
技术介绍
目前水声传感器网络是一个新兴领域。它广泛的应用和独特的挑战引起了很大的研究浪潮。然而，由于构建水下网络系统并在水下系统进行实验的开销大，大多数研究都是基于建模、分析与模拟的方法。然而，复杂的水环境和水下声学通信需要一个部署在真实的水下环境中的标准平台，它可以用来测试、评估和比较不同的网络协议和算法。这一平台的缺失将减缓该领域的进一步发展。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是解决现有技术中建立一种水声传感器网络后无法对其信息传输效果进行验证的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水声传感器网络模拟测试方法，包括：A、第一调制解调器模拟虚拟源节点，对声信号进行调制；B、将调制后的所述声信号混合预存储的特殊音效得到待测试声信号，并在水环境中将待测试声信号发送到第二调制解调器；C、判断所述第二调制解调器模拟虚拟中继节点或模拟虚拟目标节点；若模拟虚拟中继节点，执行步骤D，若模拟虚拟目标节点，执行步骤G；D、接收所述待测试声信号，并转发给所述第一调制解调器；E、所述第一调制解调器模拟虚拟中继节点，转发所述待测试声信号；F、将接收到的所述待测试声信号再次混合所述特殊音效后，在水环境中将待测试声信号转发到第二调制解调器，执行步骤C；G、接收所述待测试声信号后，进行解调得到完成测试声信号，流程结束。进一步，步骤C具体包括：根据被模拟的水声传感器网络确定基础信息；并根据所述基础信息判断所述第二调制解调器模拟虚拟中继节点或虚拟目标节点；所述基础信息具体包括：虚拟源节点的三维位置信息、虚拟中继节点的三维位置信息和数量、虚拟目标节点的三维位置信息、测试声信号信息和水环境信息；将调制后的所述声信号混合预存储的特殊音效得到待测试声信号，具体包括：根据所述水环境信息确定所述水环境中声信号发送过程的信号衰减率；根据所述信号衰减率确定控制指令；根据控制指令将调制后的所述声信号与所述信号衰减率相匹配比例的特殊音效混合后，得到待测试声信号。采取上述进一步方案的有益效果是:通过被模拟的水声传感器网络确定虚拟中继节点的数量，并根据第二调制解调器作为虚拟中继节点参与模拟网络拓扑后的循环次数确定第二调制解调器模拟虚拟中继节点还是虚拟目标节点；由于声信号在传播过程中的衰减影响最终的接收端信噪比，由此，根据不同水环境中声信号传播过程的信号衰减率为声信号混合一定比例的特殊音效，如杂音，实现了在实验室中模拟声信号在真实环境传播过程中的信号衰减。进一步，步骤D中，转发给所述第一调制解调器之前，还包括以下步骤：将待测试声信号进行模拟发送延迟处理，所述模拟发送延迟的延迟时间为S/V秒；其中，S为根据基础信息确定从发送所述待测试声信号的节点到接收所述待测试声信号的节点之间的距离；V为声音在水环境中的传播速度。采取上述进一步方案的有益效果是:根据被模拟的水声传感器网络中各个节点的三维位置信息确定发送声信号的节点到接收声信号的节点的距离，在接收端根据传播的距离对接收到的声信号进行延迟，以模拟真实环境传播过程中声信号所花费的时间。进一步，所述待测试声信号的频率范围为200Hz-32kHz，当所述待测试声信号的频率小于或等于预设频率值时，所述待测试声信号在水环境中非定向发送；当所述待测试声信号的频率大于预设频率值时，所述待测试声信号在水环境中定向发送。采取上述进一步方案的有益效果是:根据被模拟的水声传感器网络中不同节点之间距离的不同要求，在发送待测试声信号时，对待测试声信号的频率进行调整后，采用不同的发送方式，提高系统的发送效率。进一步，步骤A中，对声信号进行调制之前，还包括以下步骤：将所述声信号的数据值与所述虚拟源节点的最大允许传输单元的数据值的大小进行对比；若所述声信号的数据值大于所述虚拟源节点的最大允许传输单元的数据值，则将所述声信号进行分段，随后对分段后的所述声信号依次进行调制。采取上述进一步方案的有益效果是:通过提前判断被发送声信号的数据大小选择是否对声信号进行分段发送，提高声信号发送过程中声信号的完整性，以保证声信号的质量。本专利技术还提供了一种水声传感器网络模拟测试平台，包括：水声信道、服务器、与所述服务器均分别连接的第一调制解调器、第二调制解调器和调音台；所述水声信道包括：声信号发送装置、水环境装置和声信号接收装置；所述服务器，用于根据被模拟的水声传感器网络确定基础信息；所述服务器，还用于根据所述基础信息向所述第一调制解调器、第二调制解调器和调音台发送控制指令，同时生成声信号发送到所述第一调制器；所述第一调制解调器，用于模拟虚拟源节点或虚拟中继节点；若用于模拟所述虚拟源节点，则根据所述控制指令对所述声信号进行调制后，发送到所述调音台；若用于模拟所述虚拟中继节点，则将接收到的待测试声信号转发到所述调音台；所述调音台，用于将调制后的所述声信号根据控制指令混合预存储的特殊音效得到待测试声信号，通过所述声信号发送装置将所述待测试声信号在所述水环境装置中发送到所述声信号接收装置；所述第二调制解调器，用于模拟虚拟中继节点或虚拟目标节点；若用于模拟所述虚拟中继节点，则通过所述声信号接收装置接收所述待测试声信号，并将所述待测试声信号通过所述服务器转发给所述第一调制解调器；若用于模拟所述虚拟目标节点，则通过所述声信号接收装置接收所述待测试声信号后，进行解调得到完成测试声信号。进一步，所述基础信息具体包括：虚拟节点的三维位置信息、虚拟中继节点的基础信息和数量、虚拟目标节点的三维位置信息和水环境信息；所述服务器，具体用于，根据所述水环境信息确定所述水环境中声信号发送过程的信号衰减率；根据所述信号衰减率确定发送给调音台的控制指令；所述调音台，具体用于，根据接收到的控制指令将调制后的所述声信号与所述控制指令相匹配比例的特殊音效后，得到待测试声信号。进一步，所述服务器还包括：延迟处理模块，具体用于，当所述第二调制解调器用于模拟所述虚拟中继点时，将通过服务器转发给第一调制解调器的待测试声信号进行模拟发送延迟处理；所述模拟发送延迟的延迟时间为S/V秒；其中，S为根据基础信息确定从发送所述待测试声信号的节点到接收所述待测试声信号的节点之间的距离；V为声音在水环境中的传播速度。进一步，所述声信号发送装置还包括：声信号频率调节单元，用于调节所述待测试声信号的频率值；所述待测试声信号的频率范围为200Hz-32kHz，若所述待测试声信号的频率小于或等于预设频率值时，所述待测试声信号在水环境中非定向发送；若所述待测试声信号的频率大于预设频率值时，所述待测试声信号在水环境中定向发送。进一步，所述服务器还包括：数据分段模块，用于将所述声信号的数据值与所述第一调制解调器的最大允许传输单元的数据值的大小进行对比；若所述声信号的数据值大于所述第一调制解调器的最大允许传输单元的数据值，则将所述声信号进行分段后，随后根据所述控制指令对分段后的所述声信号依次进行调制。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本专利技术通过服务器确认被模拟的水声传感器网络的各项基础信息，通过第一调制解调器和第二调制解调器模拟水声传感器网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水声传感器网络模拟测试方法，其特征在于，包括：A、第一调制解调器模拟虚拟源节点，对声信号进行调制；B、将调制后的所述声信号混合预存储的特殊音效得到待测试声信号，并在水环境中将待测试声信号发送到第二调制解调器；C、判断所述第二调制解调器模拟虚拟中继节点或模拟虚拟目标节点；若模拟虚拟中继节点，执行步骤D，若模拟虚拟目标节点，执行步骤G；D、接收所述待测试声信号，并转发给所述第一调制解调器；E、所述第一调制解调器模拟虚拟中继节点，转发所述待测试声信号；F、将接收到的所述待测试声信号再次混合所述特殊音效后，在水环境中将待测试声信号转发到第二调制解调器，执行步骤C；G、接收所述待测试声信号后，进行解调得到完成测试声信号，流程结束。

【技术特征摘要】
1.一种水声传感器网络模拟测试方法，其特征在于，包括：A、第一调制解调器模拟虚拟源节点，对声信号进行调制；B、将调制后的所述声信号混合预存储的特殊音效得到待测试声信号，并在水环境中将待测试声信号发送到第二调制解调器；C、判断所述第二调制解调器模拟虚拟中继节点或模拟虚拟目标节点；若模拟虚拟中继节点，执行步骤D，若模拟虚拟目标节点，执行步骤G；D、接收所述待测试声信号，并转发给所述第一调制解调器；E、所述第一调制解调器模拟虚拟中继节点，转发所述待测试声信号；F、将接收到的所述待测试声信号再次混合所述特殊音效后，在水环境中将待测试声信号转发到第二调制解调器，执行步骤C；G、接收所述待测试声信号后，进行解调得到完成测试声信号，流程结束。2.根据权利要求1所述的一种水声传感器网络模拟测试方法，其特征在于，步骤C具体包括：根据被模拟的水声传感器网络确定基础信息；并根据所述基础信息判断所述第二调制解调器模拟虚拟中继节点或虚拟目标节点；所述基础信息具体包括：虚拟源节点的三维位置信息、虚拟中继节点的三维位置信息和数量、虚拟目标节点的三维位置信息、测试声信号信息和水环境信息；将调制后的所述声信号混合预存储的特殊音效得到待测试声信号，具体包括：根据所述水环境信息确定所述水环境中声信号发送过程的信号衰减率；根据所述信号衰减率确定控制指令；根据控制指令将调制后的所述声信号与所述信号衰减率相匹配比例的特殊音效混合后，得到待测试声信号。3.根据权利要求2所述的一种水声传感器网络模拟测试方法，其特征在于，步骤D中，转发给所述第一调制解调器之前，还包括以下步骤：将待测试声信号进行模拟发送延迟处理，所述模拟发送延迟的延迟时间为S/V秒；其中，S为根据基础信息确定从发送所述待测试声信号的节点到接收所述待测试声信号的节点之间的距离；V为声音在水环境中的传播速度。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种水声传感器网络模拟测试方法，其特征在于，所述待测试声信号的频率范围为200Hz-32kHz，当所述待测试声信号的频率小于或等于预设频率值时，所述待测试声信号在水环境中非定向发送；当所述待测试声信号的频率大于预设频率值时，所述待测试声信号在水环境中定向发送。5.根据权利要求4所述的一种水声传感器网络模拟测试方法，其特征在于，步骤A中，对声信号进行调制之前，还包括以下步骤：将所述声信号的数据值与所述虚拟源节点的最大允许传输单元的数据值的大小进行对比；若所述声信号的数据值大于所述虚拟源节点的最大允许传输单元的数据值，则将所述声信号进行分段，随后对分段后的所述声信号依次进行调制。6.一种水声传感器网络模拟测试平台，其特征在于，包括：水声信道、服务器、与所述服务器均分别连接的第一调制解调器、第二调制解调器和调音台；所述水声信道包括：声信号发送装置、水环境装置和声信号接收装置；所述服务器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周浩，李晓涛，
申请(专利权)人：深圳市智慧海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44