水下传感器网络节点定位信号设计.pdf

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1、2010年第29卷第l期传感器与微系统(FransducerandMicrosystemTechnologies)81水下传感器网络节点定位信号设计李海涵，张丕状(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：提出一种对于水下传感器网络节点位置信息进行码分多址的编码方式。介绍了码分多址编码的基本思想，用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现分频电路，m序列与正弦波产生电路，以及ASK调制电路。给出了整个程序没计的流程图。实验证明：电路设计简单，工作稳定，多个节点的位置信息能够简单有效的传输。关键词：码

2、分多址；水下传感器网络；复杂可编程逻辑器件；伪随机码；归一化中图分类号：TN929．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)01-0081-03DesignofnodeslocationsignalofunderwatersensornetworksLIHai—han，ZHANGPi—zhuang(NationalKeyLaboratoryofElectronicTestingTechnology，NorthUniversityofChina，T~yuan030051，China)Abstract：

3、Acodedivisionmuhipleaccess(CDMA)codingforthenodeslocationinformationofunderwatersensornetworknodeispresented．ThebasicideaofCDMAencodingareintroduced．ByCPLD，sub—frequencycircuit，m—sequencesinewavegeneratedcircuit，aswellastheASKmodulationcircuitisrealized．Testss

4、howthatthedesignedcircuitissimple，stableandmuhiple—nodelocationinformationcanbetransferredconvenientlyandeffectively．Keywords：codedivisionmuhipleaccess(CDMA)；underwatersensornetworks；complexprogrammablelogicdevice(CPLD)；pseu~1o—randomcode；normalized0引言1码分多址编码方

5、式在水下传感器网络自主定位系统中，节点位置信息的水下网络传感器定位系统工作在200mx200m的水域获取对于待测目标位置的获得很重要。节点位置信息越丰之内，考虑到水下传感器网络节点工作于水下，功耗要低，富，相应的待测目标的位置信息越精确。为了扩充节点因此，定位信息的发射要间歇式发射，即每隔一定的时间发送一组定位信息，这样，既保证了节点位置信息的实时性，的数量，考虑采用码分多址的方式对节点的定位信息进行又降低了定位信息电路工作模块的功耗。水下声传播的速编码。将码分多址技术应用于水下通信的研究越来越受到度认为一般为15

6、00m／s，考虑到工作水域范围，设置为重视。对信号进行编码方式的研究其实就是如何将有每隔100HiS发送一组定位信息。限的通信资源在多个节点之间进行有效的切割与分配，在定位信号实现主要依靠复杂可编程逻辑器件(CPLD)保证多节点之间通信质量的同时尽可能地降低系统的复杂和D／A转换芯片来实现。CPLD主要是为了实现信号的数度并获得较高系统的容量。本文提出基于码分多址的信号字部分，D／A芯片通过数模转换实现定位信号波形。利用编码方式，这种编码方式是指不同节点传输信息所用的信VHDL实现的程序主要有分频电路模块，m序列发

7、生模块，号，用各自不同的编码序列来区分，即靠信号的不同波形来正弦波产生模块，ASK调制模块。区分。在接收端通过将信息信号进行有效提取，得出使用1．1分频电路预定码型的信号．这种模式下的信号编码方式的时间利用本电路模块中利用的是8MHz晶振，分频电路实现In率和频率利用率都很高，编码序列丰富，所以，系统容量很序列和正弦波发生电路的时钟输入。对m序列时钟电路大，使得节点数量得到扩充，定位精度得到提高。输送的时钟是产生定位信息传送的数据率。对于正弦波发收稿日期：2009-07-09基金项目：国家自然科学基金资助项目(60

8、532080)82传感器与微系统第29卷等因素来综合确定的。通常来说，主要是根据定位系统的工作范围来确定工作频率，如何最大限度地增大定位系统的作用距离就成为工作频率的主要标准。围绕这一标准，根据被动声纳方程SL一儿=NL一％+DT(其中，SL为声源级；TL为传播损失；NL为噪声级结；DI为接收指向性系数；DT为检测阀值)，工作频率fo同声源级SL，噪声级NL