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水下磁感應無(wú)線(xiàn)通信模塊設計
DOI:
CSTR:
作者:
作者單位:

西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院

作者簡(jiǎn)介:

通訊作者:

中圖分類(lèi)號:

TN914.3

基金項目:

國家自然科學(xué)基金(51809214)


Design of Underwater Magnetic Induction Wireless Communication Module
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    摘要:

    為了解決海洋觀(guān)測系統中傳感器節點(diǎn)與主機之間的無(wú)纜信息傳輸問(wèn)題,設計了一種基于磁場(chǎng)耦合的低功耗水下半雙工無(wú)線(xiàn)通信模塊。通過(guò)線(xiàn)圈之間的電磁感應進(jìn)行信息傳輸,采用二進(jìn)制頻移鍵控(Binary Frequency Shift Keying,BFSK)調制方式對基帶信號進(jìn)行調制。選用超低功耗單片機MSP430F5338作為主控單元。通過(guò)內部定時(shí)器的輸出模塊產(chǎn)生調制載波,在外部中斷中進(jìn)行頻率切換,實(shí)現信號調制;采用專(zhuān)用解調芯片XR2211實(shí)現信號解調。模塊由通信總線(xiàn)上的信號喚醒,設計了一種通過(guò)軟件檢測載波信號的方法,降低誤觸發(fā)概率。實(shí)驗結果表明,模塊在水下間隔2米時(shí),通信成功率達到100%。該模塊實(shí)現方案簡(jiǎn)單,成本和功耗較低,滿(mǎn)足海洋觀(guān)測系統中的應用需求。

    Abstract:

    In order to solve the problem of cableless information transmission between the sensor node and the host in the ocean observation system, a low-power underwater half-duplex wireless communication module based on magnetic field coupling is designed. Information is transmitted by electromagnetic induction between coils, and the baseband signal is modulated using Binary Frequency Shift Keying (2FSK) modulation. Ultra-low power microcontroller MSP430F5338 is the main control unit. The modulation carrier is generated through the output module of the internal timer, and change the frequency in the external interruption to realize signal modulation; the special demodulation chip XR2211 is used for signal demodulation. The module is woken up by the signal on the communication bus, a method of carrier signal detection through software is designed to reduce false trigger probability. The experimental results show that the communication success rate reaches 100% when the module is 2 meters apart underwater. The implementation of the node is simple, and the cost and power consumption are low. This module meets the application requirements in the ocean observation system due to the simple design, low cost and low power consumption.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

朱景波,高天德,張博強.水下磁感應無(wú)線(xiàn)通信模塊設計計算機測量與控制[J].,2020,28(10):231-235.

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歷史
  • 收稿日期:2020-07-06
  • 最后修改日期:2020-07-06
  • 錄用日期:2020-07-09
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2020-10-21
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