一种新型海洋监测节点定位的网络路由算法研究

随着船舶工业向着信息化、智能化方向发展,各种水下传感器网络的建设引起广泛关注。由于水下环境错综复杂,水下传感器网络的声波信号传输、网络路由设置和节点定位等都面临着挑战。本文主要针对船舶水下传感器网络的路由算法和节点定位问题,利用TOA测距方法实现监测节点的定位,并将VBF路由协议应用到无线路由网络中,提高网络鲁棒性。     

阿特拉斯电子公司成功验证水下声学网络通信技术

<正>2010年,欧洲防务署(EDA)基于已有研究成果发起代号为RA-CUN的水下声学通信网络的国际合作项目,参与国包括德国、意大利、荷兰、挪威和瑞典。该项目旨在研发与验证在移动与固定节点间建立水下专用且稳定的声学网络,2014年以前,初步的网络协议草案已通过国际合作的方式完成了开发与海试。2014年5月,RA-CUN工程在地中海拉斯佩齐亚军港成功进行了操作验证,验证了建立大规模水下移动数字网络并运行     

水下传感网络拓扑结构的稳定性控制方法

为了提高水下传感网络拓扑结构的稳定性,降低网络输出的误比特率,进行网络拓扑结构稳定性控制,提出一种基于节点连通性测试和均衡控制的水下传感网络拓扑结构的稳定性控制方法,采用分层路由协议构建水下传感网络的拓扑结构,采用连通性测试方法进行水下传感网络的链路均衡性配置,实现传感器节点的优化部署,传感器节点进行能量均衡控制,提高网络拓扑结构的稳定性。仿真结果表明,该控制方法能降低水下传感网络的能量开销,网络的输出误比特率较低,稳定性更好。     

一种基于声学定位/航位推算的水下导航定位方法

受环境影响,声学定位系统输出的位置信息波动较大,还会出现数据跳变或丢失现象,严重影响了水下载体的定位精度。针对此问题,提出一种基于声学定位/航位推算的组合导航方案,该方案在组合滤波前对声学定位系统输出数据可用性进行判断,进而选择不同的导航方式。采用计算机仿真和海试实验对研究方法进行了验证,结果表明,该方法能有效融合两种导航系统的优点,平滑声学定位系统数据的波动,且当声学定位系统输出异常时,水下载体短时间内还能保持较高的定位精度。     

基于无线传感网络的航道水下数据监测系统设计

目前使用的监测系统在监测航道水下数据时,容易受到外界因素影响,得到的数据准确性很差。基于无线传感网络设置了新的航道水下数据监测系统,分别从硬件和软件2个部分进行设计,硬件部分由参数节点、网关节点和指挥中心节点3部分组成,软件分为发送指令、数据监控和数据反馈3步,在工作时,需要考虑地理位置和时间。通过与传统监测系统的对比实验可知,给出的系统监测结果准确性高,工作人员可以根据所得数据清晰地分析出水下航道情况,航行过程更安全。     

基于无线传感网络的航道水下数据监测系统

航道水下数据采集和传输受到水下通信信道的多径干扰,导致数据监测的稳定性不好,提出一种基于无线传感器网络的航道水下数据监测系统设计方法。采用水下换能器基阵构建无线传感器网络,进行航道水下声纹数据、船舶辐射噪声数据以及海洋混响数据采集,采用局部总线技术进行监测数据的远程传输控制,采用TMS320C50 DSP芯片作为航道水下数据监测系统的核心处理芯片,进行航道水下数据的集成信息处理,监测系统的硬件设计分为无线传感器模块、数据滤波模块、中央控制模块以及总线模块,采用无线传感器网络进行数据监测系统的网络设计,实现水下航道数据流的多路复用、数据帧检测和上位机通信传输。测试结果表明,设计的数据监测系统能实现航道水下数据的准确采集和传输控制,数据稳定输出性能较好。     

基于WSN的电力推进船舶电气设备过热监测系统研制

针对目前电力推进船舶普遍采用有线进行电气设备过热监测的局限性,结合无线传感器网络(WSN)技术,研制了一种基于WSN的电力推进船舶电气设备过热监测系统。设计并制作了中心节点和传感器节点的硬件,编写了过热监测的软件并创新性的采用软件动态休眠节能和发射功率控制的方案,有效的延长了系统的使用寿命。结果表明该系统实现了电气设备过热的精确测量,实验室数据测试证明其和有线测量可以达到同样的精度。     

基于TMS320F2812的水下电磁场信号采集与处理单元设计

为了实现水下多传感器节点系统的电磁场信号采集、处理以及处理结果的长距离传输,提出了1种基于定点DSP芯片TMS320F2812的水下电磁场信号采集与处理单元设计方案,以该芯片作为单元的核心来完成信号采集与处理,并将处理结果通过CAN总线网络进行传输。文中给出了相应的硬件实现和软件设计,其中对DSP的信号处理方法与CAN接口配置做出了较为详细的介绍。基于该方案的信号采集与处理单元已经研制完成,并在系统原理样机中得到成功应用。试验结果表明,该单元在系统中工作正常、性能稳定。     

水下网络的发展与应用

在对美军水下网络发展进行研究的基础上,对水下网络的组成、特点、应用等进行简要介绍。水下网络由传感器节点、浮标网关节点、遥控声纳中继节点等组成,尽管由于水声信道的特殊性,使水下网络存在信道带宽窄、数据传输速率低、收发数据率的非对称性、网络配置的机动性和稀疏性、成本高等问题,但它将逐渐被应用于军事海洋环境遥感、战场环境分析、远程水下控制、水下探测、反潜战等领域。     

基于无限元法研究阻尼对船舶结构水下声辐射特性影响

船舶结构的水下声辐射问题,可利用无限元方法求解水下无界域声场,以只有4个节点的无限元映射网格代替流场网格,而无需建立流场单元。分析典型圆柱壳体结构的水下声辐射特性,既考虑了声固耦合的作用,又减小了模型的规模,大大提高计算效率;同时基于声学阻抗原理及声学无限元方法,研究阻尼对船舶结构水下声辐射特性影响,为船舶实际工程设计提供参考。