具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及水声通信技术，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。

【技术实现步骤摘要】
具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统及方法
本专利技术属于水声通信
，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。
技术介绍
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，“Developmentofa1MbpsLowPowerAcousticModemforUnderwaterCommunications”，in2014IEEEInternati本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；其特征是，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。

【技术特征摘要】
1.一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；其特征是，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。2.如权利要求1所述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，其特征是，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。3.如权利要求2所述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，其特征是，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。4.如权利要求3所述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，其特征是，FPGA发送过程包括UART数据接收、ARM指令解析、RS编码、交织、FSK调制；接收过程包括信号同步、双路包络检波、判决反馈均衡、解交织、RS解码、UART数据发送；FPGA还用于模数转换和数模转换的驱动控制以及微弱信号接收电路中程控放大器的增益控制。5.如权利要求3所述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，其特征是，ARM内部网络协议结构包括网络层中的Bundle机制，用于在通信链路不可靠的情况下网络中临时保管一份数据，等待链路重新连接时再次发送数据，避免重传；采用TDMA协议作为MAC层协议；网络层包括应用层、Bundle层、路由层和媒体接入层；路由层用于数据包的转发，采用静态路由表实现；Bundle层用于数据的保管以及确认，并以文件的形式存储数据包。6.如权利要求1所述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，其特征是，功率放大电路包括依次连接的第二隔离音频变压器、比较器、驱动电路、全桥功放电路和阻抗匹配电路，比较器连接有三角波发生器和第二隔离音频变压器；第二隔离音频变压器与信号采集处理电路连接；阻抗匹配电路连接信号发送声基阵。7.如权利要求1所述的具备休眠唤醒功能的水声通信容延容断网络系统，其特征是，休眠唤醒控制电路包括依次连接的第三隔离音频变压器、第二前置放大器、MSP430和继电器；继电器连接电池模块，第三隔离音频变压器连接信号接收声基阵，MSP430与信号采集处理电路连接。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄威，李德识，江鹏，陈健，孟凯涛，王帅军，徐婵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42