專利名稱：一種水面高效節(jié)能無線通信系統(tǒng)和通信機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效節(jié)能的水面無線通信系統(tǒng)和通信機(jī)制，該通信系統(tǒng)的通信節(jié)點(diǎn)部署在水面上，且隨水浪波動(dòng)而波動(dòng)。
背景技術(shù)：
目前，世界水質(zhì)總體污染形勢嚴(yán)峻，水污染造成赤潮災(zāi)害頻發(fā)，水生物生態(tài)環(huán)境遭到破壞和漁業(yè)資源衰竭嚴(yán)重影響漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，建立先進(jìn)的水監(jiān)測系統(tǒng)，加大水環(huán)境預(yù)測保護(hù)力度，實(shí)時(shí)檢測水質(zhì)對河流、湖泊、海洋保護(hù)至關(guān)重要。目前市場上已存在大量的采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集各種水質(zhì)參數(shù)和氣象參數(shù)的檢測裝置及方法，大部分的無線通信節(jié)點(diǎn)采用太陽能集板與電池相結(jié)合的供電方法，電池能量有限，太陽能集板的利用受到天氣條件影響，因此在水面上的無線通信節(jié)點(diǎn)如何更加有效節(jié)能的工作對無線通信系統(tǒng)來說是非常重要的一方面。對于整個(gè)無線通信系統(tǒng)來說， 電池的能量主要消耗在無線傳輸數(shù)據(jù)方面，鑒于無線電波在復(fù)雜水面上特別是有波浪的時(shí)候進(jìn)行傳輸時(shí)會(huì)受到各種干擾、吸收和衰減。尤其是當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)處于波浪波谷的時(shí)候，如果這個(gè)時(shí)候發(fā)送無線電波，大部分信號(hào)能量會(huì)被波浪阻擋和吸收，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使通信中斷，既加大了通信的誤碼率，也浪費(fèi)了電池能量。因此有必要提出一種高效、節(jié)能、可靠的水面無線通信機(jī)制。本文充分利用了波浪檢測的技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的水面無線通信系統(tǒng)，提出了一種高效、節(jié)能、可靠的水面無線通信系統(tǒng)和通信機(jī)制，可有效的彌補(bǔ)現(xiàn)有缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低水面上無線通信系統(tǒng)的功耗和降低無線通信時(shí)的誤碼率和丟包率，提出一種水面高效節(jié)能無線通信系統(tǒng)和通信機(jī)制，增強(qiáng)無線通信系統(tǒng)的壽命和可靠性。本發(fā)明提供了一種水面高效節(jié)能無線通信機(jī)制，應(yīng)用于水面無線通信系統(tǒng)。其技術(shù)方案如下1、在水面上部署無線通信節(jié)點(diǎn)，通信節(jié)點(diǎn)放在漂浮物內(nèi)，數(shù)據(jù)采集傳感器用來采集各種所需參數(shù)，比如環(huán)境水質(zhì)參數(shù)(PH、溶解氧、葉綠素等)或者各種氣象參數(shù)(氣溫、氣壓、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水、太陽輻射)，采集到的數(shù)據(jù)暫由無線傳輸模塊儲(chǔ)存；2、用于進(jìn)行波浪檢測的傳感器，采集無線通信節(jié)點(diǎn)的隨波浪變化的狀態(tài)值；3、用于處理和分析加速度值的數(shù)據(jù)處理模塊，將采集到的波浪狀態(tài)值經(jīng)過處理后，得到波高的曲線，根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果用來判斷無線通信節(jié)點(diǎn)是否處于波浪的波峰位置；4、當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)未處在波浪波峰的時(shí)候，無線傳輸模塊暫存由數(shù)據(jù)采集傳感器采集到的數(shù)據(jù)，并繼續(xù)分析和處理波浪傳感器所采集的數(shù)據(jù)，等待無線通信節(jié)點(diǎn)處于波峰位置時(shí)刻的到來；
5、當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)處在波浪波峰的時(shí)候，打開無線傳輸，利用無線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)；6、當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)傳輸后，無線通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠，等待下次采集時(shí)刻的到來。本發(fā)明，具有如下有益效果1、無線通信技術(shù)與波浪檢測相結(jié)合，在完成了數(shù)據(jù)無線通信目的的同時(shí)，大大減少了不必要的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，也降低了無線發(fā)射功率，從而降低了系統(tǒng)的功耗，延長了系統(tǒng)的壽命。2、無線通信節(jié)點(diǎn)只在波浪波峰的時(shí)候進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減少了丟包率和誤碼率，提高了系統(tǒng)的可靠性。


圖1為無線通信節(jié)點(diǎn)組成示意2為無線通信系統(tǒng)水上部署示意3為本發(fā)明通信機(jī)制流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。無線通信節(jié)點(diǎn)組成如圖1所示，由波浪狀態(tài)傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊以及無線傳輸模塊組成，無線通信節(jié)點(diǎn)位于漂浮物內(nèi)。波浪傳感器用來采集波浪狀態(tài)值，數(shù)據(jù)采集傳感器模塊用來采集各種水質(zhì)環(huán)境參數(shù)(如PH、溶解氧、葉綠素、濁度等)或者各種氣象參數(shù)(如氣溫、氣壓、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水、太陽輻射等)，數(shù)據(jù)處理模塊用于對采集到的波浪狀態(tài)值進(jìn)行處理與分析，無線傳輸模塊可采用各種無線通信技術(shù)，用于存儲(chǔ)和發(fā)送由數(shù)據(jù)采集傳感器采集的各種水質(zhì)環(huán)境參數(shù)。無線通信系統(tǒng)水上部署示意圖如圖2所示，無線通信節(jié)點(diǎn)有以下三種類型協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。其中3種節(jié)點(diǎn)都帶有波浪狀態(tài)傳感器和數(shù)據(jù)處理模塊，且具有采集各種水質(zhì)參數(shù)的傳感器，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)具有網(wǎng)關(guān)功能。水面上部署的無線通信節(jié)點(diǎn)部署為多跳自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，終端節(jié)點(diǎn)把采集到的數(shù)據(jù)通過路由節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，最后由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過TD網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一將數(shù)據(jù)發(fā)送到陸地上的數(shù)據(jù)分析終端。本發(fā)明通信機(jī)制流程如圖3所示，平常狀態(tài)下，終端節(jié)點(diǎn)處在休眠狀態(tài)，每隔一段時(shí)間(可設(shè)定的采集時(shí)刻)，數(shù)據(jù)采集傳感器和波浪狀態(tài)傳感器開始采集數(shù)據(jù)，波浪狀態(tài)傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，將判斷無線通信節(jié)點(diǎn)處于波浪的什么位置。若無線通信節(jié)點(diǎn)未處在波浪波峰位置，數(shù)據(jù)處理模塊將繼續(xù)處理和分析波浪狀態(tài)值，等待波浪波峰位置的到來；若無線通信節(jié)點(diǎn)處于波浪波峰，打開無線傳輸，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到下一跳無線通信節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，關(guān)閉無線傳輸，無線傳輸模塊進(jìn)入休眠，等待下一次采集數(shù)據(jù)時(shí)刻的到來。
權(quán)利要求
1.一種水面高效節(jié)能無線通信機(jī)制，應(yīng)用于水面無線通信系統(tǒng)，其特征在于，該通信機(jī)制包括水面上部署無線通信節(jié)點(diǎn)；判斷無線無線通信節(jié)點(diǎn)是否處在波浪的波峰處；當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)未處在波浪波峰的時(shí)候，等待其到達(dá)波浪波峰位置；當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)處在波浪波峰的時(shí)候，打開無線傳輸，利用無線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的水面高效節(jié)能無線通信機(jī)制，其特征在于，當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)未處在波峰進(jìn)行休眠時(shí)，傳感器采集的數(shù)據(jù)暫存在無線傳輸模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的水面高效節(jié)能無線通信機(jī)制，其特征在于，無線通信節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)，暫存在無線傳輸模塊的傳感器數(shù)據(jù)，當(dāng)再次檢測到無線通信節(jié)點(diǎn)處于波峰時(shí)，無線傳輸打開，數(shù)據(jù)被傳到下一個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的水面高效節(jié)能無線通信機(jī)制，其特征在于，利用傳感器采集無線通信節(jié)點(diǎn)隨著波浪起伏而改變的狀態(tài)值。
5.如權(quán)利要求1所述的水面高效節(jié)能無線通信機(jī)制，其特征在于，把采集到的波浪的狀態(tài)值經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)處理結(jié)果來判斷無線通信節(jié)點(diǎn)是否處在波浪的波峰處。
6.一種水面無線通信系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)為由多個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)組成的多跳網(wǎng)絡(luò)。
7.如權(quán)利要求6所述的水面無線通信系統(tǒng)，其特征在于，無線通信節(jié)點(diǎn)包括傳感器模塊、無線傳輸模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。
8.如權(quán)利要求6所述的水面無線通信系統(tǒng)，其特征在于，傳感器模塊包括有采集各種數(shù)據(jù)的傳感器以及波浪狀態(tài)的傳感器(如加速度傳感器等)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水面高效節(jié)能無線通信系統(tǒng)和通信機(jī)制，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)由多個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)組成多跳網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集傳感器，波浪狀態(tài)傳感器、無線傳輸模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。其通信機(jī)制是，數(shù)據(jù)采集傳感器、波浪狀態(tài)傳感器采集的數(shù)值通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理與分析，判斷無線通信節(jié)點(diǎn)是否處在波浪的波峰，若無線通信節(jié)點(diǎn)未處在波峰，等待無線通信節(jié)點(diǎn)到達(dá)波峰；當(dāng)無線通信節(jié)點(diǎn)處在波浪波峰時(shí)，打開無線傳輸，把數(shù)據(jù)傳到下一個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)，傳輸完成，無線通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠，等待下一次采集時(shí)刻的到來。本發(fā)明節(jié)省了無線通信節(jié)點(diǎn)的能量，降低了通信的誤碼率和丟包率，適用于部署在有波浪的水面上的無線通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B13/02GK102347807SQ20111026856
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者孫學(xué)斌, 王彥騰, 蔣挺, 鐘怡 申請人:北京郵電大學(xué)