无线网络突出的工程应用价值使其正突破原有的应用领域向工作环境更加恶劣的隧道、深山、井底、海洋等领域发展。作为无线网络的重要分支,水下网络因在海洋监测、资源开采、渔业发展等领域占据了重要地位而在近年来备受重视、蓬勃发展。但水下网络因独特的工作环境而具有鲜明的特点,如长传播延迟、高传播损失、低信道带宽、强海洋噪声、严重的多径效应等,使水下网络设计的复杂度远远高于传统陆上无线网络。因此,无论是在节点硬件设计还是在节点通信方案方面,是在节点定位方案还是在节点同步策略方面,是在MAC层协议还是在网络层协议方面,水下网络都与传统陆上无线网络存在诸多差异,不能直接将陆上网络技术应用于水下网络。本文的主要工作是设计一款小型化、智能化的水下网络节点。本文首先介绍了水下网络的发展历程及水下网络的工程应用价值,总结了水下网络及水下网络节点的国内外研究现状;进一步分析了海洋水声信道的特点及其对水下网络节点的设计带来的影响,并结合水下网络的拓扑结构针对快速布放型水下网络提出了基于捷联式惯性导航算法的节点定位方案,给出了水下网络节点的总体设计。其次在总体设计的基础上,详细介绍了水下网络节点硬件平台的设计原理及主要电路,包括水声换能器的内部结构及工作原理、信号发送驱动电路和信号接收驱动电路的详细设计过程、惯性导航模块和逻辑控制模块的器件选型原则等;进一步分析了快速布放型水下网络中节点投放过程模型、定位模块的组成模型及投放定位的特点,优化了数据采集及数据处理方案,并详细介绍了捷联式惯性导航算法的组成结构及主要步骤。最后针对节点的投放定位性能与通信性能分别进行了实验。投放定位实验在大连理工大学消音水池进行,实验结果表明定位精度能够满足水下网络的需求;通信实验在一胶皮水池进行,分别进行了频带测试、相位调制实验、频率调制实验及混频实验等,实验结果表明节点具有良好的通信带宽,并能支持各类不同的调制方式。