本文關(guān)鍵詞：基于藍(lán)光LED的水下傳感網(wǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：水下可見光通信作為一種新興的水下無線通信技術(shù),它在海洋開發(fā)和海洋軍事等方面起著重要作用。與傳統(tǒng)水下無線通信技術(shù)相比,水下可見光通信技術(shù)彌補(bǔ)了水聲通信速率慢、時(shí)延大的不足,克服了藍(lán)綠激光通信高指向性的難題。本文基于水下可見光通信技術(shù),開展水下傳感網(wǎng)通信系統(tǒng)的研究,搭建水下傳感網(wǎng)原型驗(yàn)證系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水下高速數(shù)據(jù)傳輸。論文的主要工作如下:(1)研究了可見光在水下的傳輸衰減特性,基于晶元1W藍(lán)光LED,分別設(shè)計(jì)了水下模擬信號(hào)光發(fā)射模塊和水下數(shù)字信號(hào)光發(fā)射模塊。針對(duì)當(dāng)前可見光通信無專用接收模塊的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)出可見光通信專用高性能、低功耗厚膜光電接收模塊。(2)基于STC12C5204AD處理器芯片,選用合適低功耗芯片,完成了水下光視頻傳感器節(jié)點(diǎn)、水下光溫度傳感器節(jié)點(diǎn)和水下光匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和制作,并采取多項(xiàng)措施降低系統(tǒng)功耗。(3)對(duì)可見光通信水下組網(wǎng)方式進(jìn)行研究,采用星型組網(wǎng)方式,基于STC12C5204AD全雙工UART接口,設(shè)計(jì)了水下可見光傳感網(wǎng)傳輸控制協(xié)議,完成了各節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)。(4)對(duì)基于藍(lán)光LED的水下傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)性能測試。分別通過可見光鏈路性能測試、空氣中組網(wǎng)測試、模擬海水中組網(wǎng)測試、功耗測試,驗(yàn)證了原型系統(tǒng)相關(guān)硬件、軟件設(shè)計(jì),分別實(shí)現(xiàn)了空氣中距離2m及模擬海水環(huán)境下距離1.5m視頻、溫度信息的采集、發(fā)送和顯示。
【關(guān)鍵詞】：水下可見光通信 水下傳感網(wǎng) 藍(lán)光LED STC12C5204AD
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.3;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 水下無線通信技術(shù)9-11
• 1.3 水下可見光通信的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 課題研究意義13
• 1.5 研究內(nèi)容和研究目標(biāo)13-14
• 1.5.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.5.2 研究目標(biāo)14
• 1.6 論文創(chuàng)新點(diǎn)14
• 1.7 論文結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 可見光水下傳輸特性及光收發(fā)模塊設(shè)計(jì)16-28
• 2.1 可見光在水下的傳輸特性16-21
• 2.1.1 海水的吸收特性17-18
• 2.1.2 海水的散射特性18-20
• 2.1.3 可見光在水下的傳輸損耗20-21
• 2.2 水下可見光發(fā)射模塊設(shè)計(jì)21-25
• 2.2.1 光源的選擇21-23
• 2.2.2 模擬信號(hào)光發(fā)射模塊設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.3 數(shù)字信號(hào)光發(fā)射模塊設(shè)計(jì)24-25
• 2.3 水下可見光接收模塊設(shè)計(jì)25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于藍(lán)光LED水下傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)28-43
• 3.1 系統(tǒng)描述28-29
• 3.2 水下光視頻傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)29-35
• 3.2.1 視頻信號(hào)源選擇29
• 3.2.2 水下光視頻傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)29-31
• 3.2.3 水下光視頻傳感器各模塊硬件設(shè)計(jì)31-35
• 3.3 水下光溫度傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)35-38
• 3.3.1 水下光溫度傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)35-37
• 3.3.2 水下光溫度傳感器各模塊設(shè)計(jì)37-38
• 3.4 水下光匯聚節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)38-41
• 3.4.1 水下光匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)38-39
• 3.4.2 水下光匯聚節(jié)點(diǎn)各模塊設(shè)計(jì)39-41
• 3.5 水下光傳感器原型系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)41-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于藍(lán)光LED水下傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)43-57
• 4.1 水下光傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式研究43-44
• 4.2 水下光傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)傳輸協(xié)議44-46
• 4.2.1 STC12C5204AD串行口通信44-45
• 4.2.2 水下光傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)原理45-46
• 4.3 水下光匯聚節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)46-51
• 4.3.1 水下光匯聚節(jié)點(diǎn)程序流程圖47-48
• 4.3.2 水下光匯聚節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)48-51
• 4.4 水下光視頻傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)51-53
• 4.4.1 水下光視頻傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖51-52
• 4.4.2 水下光視頻傳感器節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)52-53
• 4.5 水下光溫度傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)53-56
• 4.5.1 水下光溫度傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖53-54
• 4.5.2 水下光溫度傳感器節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 基于藍(lán)光LED的水下傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)性能測試57-67
• 5.1 可見光鏈路性能測試57-62
• 5.1.1 波形測試57-59
• 5.1.2 眼圖測試59-60
• 5.1.3 實(shí)際傳輸效果測試60-62
• 5.2 空氣中組網(wǎng)測試62-63
• 5.3 模擬海水中組網(wǎng)測試63-65
• 5.4 原型系統(tǒng)功耗測試65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文72-73
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利73-74
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目74-75
• 致謝75

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