【摘 要】
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随着资源需求的日益增加,世界各国愈发重视海洋资源的勘探与利用。水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network,UWSN）作为开发利用海洋的重要技术手段之一,受到了学界和业界的广泛关注。但是,目前对水下无线传感器网络的研究仍面临诸多挑战,例如,水下传感器网络多功能节点的设计、网络节点的部署算法等。本论文围绕水下无线传感器网络的移动节点部署方法和水下多媒体信息
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随着资源需求的日益增加,世界各国愈发重视海洋资源的勘探与利用。水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network,UWSN）作为开发利用海洋的重要技术手段之一,受到了学界和业界的广泛关注。但是,目前对水下无线传感器网络的研究仍面临诸多挑战,例如,水下传感器网络多功能节点的设计、网络节点的部署算法等。本论文围绕水下无线传感器网络的移动节点部署方法和水下多媒体信息的采集与声/光双模式通信系统设计展开研究,主要完成如下工作。（1）提出了一种基于区域划分的三维移动节点部署方法。针对传统虚拟力算法在节点初始位置分布集中的情况,存在迭代速度慢、移动距离大等缺点,提出在正式部署前,将目标水域划分为若干小区域,引入区域对节点的吸引力,达到节点快速扩散的目的,在扩散完成后再使用传统虚拟力部署,该方法在优化节点部署效率的同时,还降低了部署的能耗。最后通过仿真实验,验证了该部署算法的有效性。（2）设计研制了一种基于嵌入式技术的水下数据采集和双模式通信系统。该系统主要包括数据采集、处理、存储和水下声/光无线通信四部分,其中数据采集部分通过水温传感器、水深传感器、盐度传感器、水下声呐和水下摄像头等,采集节点周围的多媒体信息,并传输至MCU（Microcontroller Unit,微控制单元）进行处理。数据处理部分以ARM处理器为MCU,负责接收传感器采集的数据,并进行相应的处理,完成复杂任务的逻辑运算。数据存储部分使用大容量的Micro SD（Storage Device,存储设备）卡和U盘（USB flash disk）两种存储设备,可以通过MCU将采集的数据存储起来,并在需要时读取。水下无线通信部分可以选择水下无线光通信和/或水声通信进行数据传输,无线光通信传输速率高、时延低、适合中短距离的数据传输,而水声通信的速率低、延时大,但传输距离远,二者优势互补,可灵活地应用于多种场合。（3）搭建实验系统,对所研制的水下数据采集和双模式通信系统进行性能测试。用PC机作为上位机,模拟水下传感器网络中的另一通信节点（基站或数据中心）,实现与所设计的系统之间的控制与通信。实验测试结果表明,所设计的数据采集与通信系统,实现了预期的目标要求,能长期稳定工作。
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