智能蛙人用水下可見光通信系統(tǒng)研究.pdf

1、水下可見光通信技術(shù)作為替代傳統(tǒng)水聲通信的新興水下無線通信技術(shù)，相對水聲通信先天就擁有無與倫比的技術(shù)優(yōu)勢，比如：可以通過控制發(fā)射方向增強(qiáng)保密性、對電磁干擾有極強(qiáng)的抵抗性、通信速率高、帶寬高。
　　本研究針對傳統(tǒng)的水下通信功耗高、成本高、穩(wěn)定性差等缺陷，設(shè)計一種基于可見光通信的水下傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該水下傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由以下組件構(gòu)成：傳感器節(jié)點(diǎn)、主控制器、可見光信號發(fā)射模塊、可見光解碼接收模塊，以及遠(yuǎn)程分析傳感數(shù)據(jù)的云服務(wù)器節(jié)點(diǎn)

2、。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集、水下無線傳輸、云服務(wù)器實(shí)時處理數(shù)據(jù)和瀏覽器應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的實(shí)時可視化。系統(tǒng)的水下部分由主控制器控制，并且所有功能在主控制器時序控制下低功耗循環(huán)運(yùn)行。主控制器采用德州儀器的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)芯片CC3200，因?yàn)镃C3200集成了27個獨(dú)立可編程通用輸入輸出（GPIO）引腳和運(yùn)行頻率80MHz的ARM Cortex-M4內(nèi)核?？梢姽獍l(fā)射模塊受GPIO接口輸出的電信號控制，經(jīng)電流放大模塊驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)射可見光編碼信號

3、。由LSSPD-B10和OPA-333構(gòu)成的可見光解碼接收模塊對光信息進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)了水下低功耗可見光通信。使用TI-RTOS嵌入式操作系統(tǒng)和Node.js軟件平臺完成了可見光解碼模塊與云服務(wù)器的實(shí)時數(shù)據(jù)通信；使用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MongoDB實(shí)現(xiàn)水下傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時存儲和分析；使用Html5技術(shù)制作了應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了水下傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時可視化。通過對水下可見光發(fā)射模塊和水下可見光解碼模塊的測試實(shí)驗(yàn)，測試數(shù)據(jù)結(jié)果表明模塊可以正常穩(wěn)定地傳輸傳