DDS水下无线传感器网络通讯技术的应用.pdf

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1、2011拄仪表技术与传感器201l第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3DDS水下无线传感器网络通讯技术的应用李云娟，方彦军，谭涛(1．昆明学院自动控制与机械工程系，云南昆明650118；2．武汉大学自动化系，湖北武汉430072)摘要：提出一种基于DDS技术的水下无线传感器网络节点方案。确定了节点的主控电路、发射电路和接收电路，对项目的设计思路、功能实现和关键技术进行了说明；描述了选择DDS技术的原因及实现原理，以及该技术在水声通信中的应用方法；最后对所设计的系统进行了测试分析，初步的水下实验结果表明了系统的有效性与实用性。关

2、键词：DDS；水声通讯；无线传感器网络中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)03—0041—03ApplicationofUnderwaterWirelessSensorNetworkCommunicationTechnologyBasedonDDSLIYun-juan，FANGYan-jun，TANTao(1．DepartmentofAutomationControlandMechanicalEnglneering，KunmingUniversity，Kunming650118，China；2．DepartmentofA

3、utomation，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：ThispaperpresentedatechniquebasedonDDSunderwaterwirelesssensornetworknodeprogram．Itintroducedthemasternodecircuit，transmitterandreceivercircuits，thedesignoftheprojectideas，featuresandkeytechnologiestoachieveade—scription．Itdescrib

4、edthereasonsfortheselectionandimplementationofDDStechnologytheory，andthetechnologyintheapplica—tionofunderwateracousticcommunicationmethod．Finally，thesystemwastestedandanalyzed，thepreliminaryexperimentalresultsshowtheeffectivenessofthesystem．Keywords：DDS；underwateracousticcommunicat

5、ionset；wrielesssensornetwork0弓l言环境应用中取得了良好的效果。水下无线传感器网络(Underwaterwirelesssensornetwork，在水下通信中，可采取的调制方式选择多样(如MFSK、UWSN)作为陆地无线传感器网络⋯的拓展，在水下环境的信息DPSK、LFM)并且都各自有相应的优越性，文中为UWSN设计采集，水体的污染物检测，异常洋流动向，生物群落分析等领域了一个开放的硬件节点，能兼容多种通讯方式。因此选取DDS都有广阔的前景。水声是目前在水中实现远距离无线通讯(直接数字频率合成)技术作为信号发生的方式，能方便地实现

6、的唯一手段，水声信道是一个空间一时间一频率变化、强多径MFSK、DPSK、OFDM等通信方式。为未来进一步开发应用功能干扰的信道。国内中科院声学所、厦门大学、哈尔滨工程大学提供了良好的平台，并实现了可靠的水下通信功能。等科研机构在水下扩频通讯和水声正交分频复用方面1节点硬件电路进行了深入的研究。国外Benthos、AquatecGroup、EvoLogies、网络节点硬件电路结构图如图1所示。主要包含主控、发LinkQuest等公司也提供了成熟的商用水声modem，在水下射、接收3个部分的电路。AGC电路超声换能器>一_-1二善sD卡存取芯片IIF{罄二级放大

7、器滤波器ADC$3c2440~-~心处理板IISYD5R7AV5M芯片IlI传感器接口超阻抗匹配电路功率放大电路放大器图1网络节点硬件电路结构图1．1节点主控电路(1)ARM中央处理器模块。主要用来实现信号的编码和按功能可将节点主控电路分为中央处理器模块、DDS模转换，DDS模块的控制，接收信号的处理及解码，输出功率及放块、数据采集接口模块、数据存储模块和调试下载模块5部分，大倍数的配置等。该设计采用$3C2440作为节点的主控芯片，各模块的功能如下：即可以满足前期设计的需求，又能在未来加入水下无线协议等网络层研究的内容。基金项目：国家自然科学基金项目(607

8、72107)(2)DDS模块。主要用来