基于电流场水下高速数字通信方法与实现

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1、第23卷第11期传感技术学报VoI_23No．11CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSNOV．20102010年11月AnUnderwaterHigh-SpeedDigitalCommunicationSolutionUsingElectricCurrentMethodWUZhiqiang，LIBin，1．SchoolofElectronicsandInformation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China；、＼2．SchoolofMarineEngineering，Nort

2、hwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China／Abstract：Inretrievinglargeamountofsensordata，underwateracousticcommunicationmethodshowsitsdisadvan—tagessuchasslowpropagationandlowbandwidth．Anelectric—currentcommunicationmethodisintroducedasanalternativesolutionincaseofshort—rangecommunicati

3、on．First，amathematicalmodelissetupbasedonMaxwellEquation，throughwhichthefactorsaffectingcommunicatingrangearediscussed．Thenahigh—speeddigitalcon—municationsystemusingelectriccurrentmethodbasedonDigitalSignalProcessor(DSP)isdesignedandevalua·ted．Throughexperiments，itisverifiedthatzeroBitErrorR

4、ateshort—rangecommunicationcanbeachievedincodeelementrateof200kbit／swiththissystem．WiththeapplicationofAutonomousUnderwaterVehicle(AUV)tech—nology，thismethodcanbeusedtoretrieveunderwaterphysicalfieldmonitoringdataeficiently．Keywords：underwaterwirelesscommunication；electric—currentcommunicatio

5、nmethod；DSP；dataretrievalEEACC：5180W；6270doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．11．015基于电流场的水下高速数字通信方法及实现吴志强，李斌，1．西北工业大学电子信息学院，西安710072；＼＼2．西北工业大学航海学院，西安710072／摘要：在水下大容量传感器数据回收的应用中，针对水声通信传输速率低、时延长的缺点，提出了以电场作为信息载体的近距离高速通信方法。基于麦克斯韦方程组推导了该方法的数学模型，讨论了影响通信距离的几个因素。在理论分析的基础上，设计了一套基于数字信号处理器(DSP)的水下电场通信系统，

6、并进行了实验验证。实验表明，该系统可实现近距离码元速率200kbit／s条件下的无误码通信。该通信方法与水下自主航行器(AUV)技术结合，可用于水下物理场监测数据的高效回收。关键词：水下无线通信；电场通信方法；DSP；数据回收中图分类号：TNO11文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)11—1590—04随着世界各国海洋开发和海洋军事领域的飞速回”岸站主机。提高该数据回收模式效率的核心是发展，对海洋环境及目标综合物理场的测量、监控、设计高效的水下近距离无线通信系统。预警的需求越来越迫切，而这些观测技术的应用需以光波作为信息载体的水下光学通信方法是近要高效的通信技术

7、支持，以实现观测数据的回收及年来发展起来一种近距离高速通信方法，该方控制指令的及时传达。在大尺度传感器阵列的应用法克服了水声通信传输速率慢、传输的时延大等不中，采用有线通信无疑代价昂贵。由于海水对电磁足，具备很强的信息承载能力，可以实现水下大容量波的衰减很大，因此对于水下传感器或测量设备的数据传输。但受到海水、悬浮颗粒、浮游生物等对光数据回收常采用水声通信的方法，但该方法存在传波的吸收衰减、散射等因素的影响，该方法的使用环输速率低、带宽窄、延时长、功耗和体积大、易受环境境受到限制