水声传感器网络试验平台前置机系统的设计与开发

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1、水声传感器网络试验平台前置机系统的设计与开发摘要水声传感器网络是未来海洋环境立体监测系统中的重要组成部分，是目前国际上研究的热点和前沿。由于水声传感器网络系统部署在水下，其本身的试验和调试都存在很大困难。水声传感器网络试验平台为水声传感器网络实验室实验和海上试验提供可靠灵活的测量、调试和分析手段，是进行水声传感器网络拓扑、通信协议调试和评估的高效研究平台，对于促进水声传感器网络的研究有着重要的意义。试验平台由系统管理层、监控网络层和水下节点层组成。前置机系统是监控网络层的核心，起着“承上启下”的重要作用，其性能直接影响到系统的整体运行。论文首先介绍

2、了水声传感器网络试验平台的整体结构设计，根据试验平台的设计目标，深入分析了前置机系统的功能和性能需求，提出了前置机系统的整体设计方案。进一步提出了水声传感器网络的模拟系统设计方案，用于模拟水下节点层的行为，并对监控网络层和系统管理层进行调试和性能测试。前置机系统包括上层网络通信模块、远动通信模块和人机界面及监控模块三个关键模块。其中上层网络通信模块通过基于UDP的多播通信方式，实现与系统管理层的数据通信。远动通信模块负责与水下节点层进行数据链接，支持CAN通信方式及RS232通信方式。人机界面及监控模块提供了友好的交互界面，是整个前置机系统的用户接

3、口。本文采用面向对象设计思想、多线程、共享内存及WinSock网络通信等技术，完成了系统的详细设计，并给出了系统软件人机界面的详细介绍。详细说明了模拟系统的工作原理、仿真流程以及关键模块的开发设计，具体包括节点组件、水声信道的模拟、离散事件调度模块和场景管理模块等。前置机系统与模拟系统的调试，在链路测试，感测数据及节点网络通信三种模式下进行。仿真调试验证了前置机系统的可靠性。最后，对前置机系统的开发、设计和仿真调试工作进行了总结和展望。关键词：水声传感器网络；试验平台；前置机系统；模拟系统DesignandDeveIopmentofFrontEnd

4、ProcessorSysteminUnderwaterAcousticSensorNetworkExperimentPIatformAbstractUnderwaterAcousticSensorNetwork(UW-ASN)willplayanimportantroleinthethree—dimensionalmarineenvironmentmonitoringsystem．Now,ithasbeenbecomingthehotandfrontierresearchissue．Butitisdifficulttotesttheperforma

5、nceofUW-ASNbecauseitisdeployedintheunderwater．UW-ASNexperimentplatformwillprovideareliableandflexiblewaytomeasure，analyzeanddebugfortheUW-ASN．Fatherly,itwillbeappliedtoresearchthenetworktopologyandcommunicationprotoc01．SoitishasimportantsignificancefortheresearchofUW-ASNtodeve

6、lopaflexibleandhighlyefficientUW-ASNexperimentplatform．．UW-ASNexperimentplatformiscomposedofthesystemmanagementlayer,themonitoringnetworklayerandtheunderwaternodelayer．TheFrontEndProcessorSystem(FEP)isacoreinthemonitoringnetworklayer,whichconnectsthesystemmanagementlayerandthe

7、underwaternodelayer．Itsperformancedirectlyaffectsthewholesystemoperation．Inthisthesis，wholestructuredesignofUW-ASNexperimentplatformisintrouducedfirstly．Accordingtothedesignpurposeoftheexperimentplatform，therequirementsoffunctionandperformanceoftheFEPareanalyzedindetail．Andthe

8、overalldesignschemeoftheFEPisproposed．Furthermore，anUW-ASNsim