海洋浮标无线通信协议研究及系统实现.pdf

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1、硕士学位论文海洋浮标无线通信协议研究及系统实现OCEANBUOYWIRELESSCOMMUNICATIONPROTOCOLRESEARCHANDSYSTEMIMPLEMENTATION高强哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN407学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文海洋浮标无线通信协议研究及系统实现硕士研究生：高强导师：李晓明讲师申请学位：工学硕士学科：集成电路工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN407U.D.C:6

2、21.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringOCEANBUOYWIRELESSCOMMUNICATIONPROTOCOLRESEARCHANDSYSTEMIMPLEMENTATIONCandidate：GaoQiangSupervisor：LiXiaomingLecturerAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：IntegratedCircuitEngineeringAffiliation：SchoolofAstron

3、auticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要中国是一个重要的海洋国家，领海总面积1359万平方公里，岛屿6536个，海岸线18000公里，海洋生物、矿物资源丰富。为保障我国海洋经济，社会经济平稳健康发展，需要发展针对海洋环境的监测技术，通过浮标监测海洋环境是目前海洋监测技术的主流方式，本文针对传统浮标通信距离、传输速度的不足，基于浮标展开通信协议研究和系统的设计实现。该项目采用

4、WIFI无线通信技术替代传统的GPRS、卫星、ZIGBEE等浮标通信技术来完成浮标与飞机之间的数据传输。然后根据项目可靠、数据尽量完整到达、不握手等数据传输特点，结合弱网环境，调查研究相关协议的可靠性机制，设计了通信协议，并进行了仿真分析与实现。通过选择了一款具有低功耗性能的WIFI芯片，设计制作通信系统，通信系统包含主模块与自适应双向功率放大模块，主模块实现通信功能，数据收集和存储功能。由于IEEE802.11协议规定WIFI产品发射功率小于20dBm，这使得WIFI的通信范围很小，无法实现飞机与浮标通信，针对该问题，设计了工作在2.

5、4GHz的自适应双向功率放大模块，该模块包含三部分：控制电路、低噪声放大和功率放大。采用增加发射信号功率和提高接收灵敏度的方法，通信距离得到延长，覆盖范围扩大。最后，论文给出了功率放大模块各功能测试及系统整体测试的过程和结果，测试结果表明通信协议吞吐量仿真分析与实际测试均优于传统协议，功放模块控制电路正常实现收发通道切换，最大输出功率可达25.81dBm，小信号增益12dB，该模块与WIFI兼容，实际测试通信距离最低1.2公里，最大通信速度5.5Mbit/S，最小0.3Mbit/S。关键词：海洋浮标；无线通信协议；浮标系统-I-哈尔滨工

6、业大学工学硕士学位论文AbstractChinaisalargeoceancountry,withavastareaofterritorialwaters,numerousislands,acoastlineof18,000km,andabundantmarineresources.ThedevelopmentofdetectiontechnologiesforthemarineenvironmentwillprovideimportanttechnicalsupportforChina’sdevelopmentoftheblueoce

7、aneconomyanditsdetectionthroughbuoys.Marineenvironmentiscurrentlythemainstreamofoceandetectiontechnology.Dissertationaddressestheshortcomingsofcommunicationdistanceandtransmissionspeedoftraditionalbuoys,thedevelopmentofcommunicationprotocolsbasedonbuoys,andthedesignandim

8、plementationofthesystem.TheprojectusesWIFIwirelesscommunicationtechnologyinsteadofthetraditionalGPRS,sa