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专利号: 2018105314516
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-04-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.蛙人用水下无线光通信的邻居发现方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

步骤1、建立邻居发现的节点结构,并对节点结构上各位置进行编码;

所述步骤1的节点结构为双工半球形LED节点结构,所述节点结构包括半球体(1),所述半球体(1)中设置有连接在一起的间隔计时器和主控芯片,所述半球体(1)表面按照经纬向均匀设置有多个蓝绿光LED(2),每个所述蓝绿光LED(2)均与主控芯片通过驱动电路连接,所述半球体(1)顶部设置有与主控芯片连接的全向接收器(3);

对节点结构分配具有唯一标识的ID号,并对每个蓝绿光LED(2)位置按照经向和纬向分别进行编码,得到蓝绿光LED(2)位置的经向编码和纬向编码;

步骤2、发起的节点结构作为发送节点发送请求信息帧;

所述请求信息帧包括该发送节点的ID号、信息类型和该发送节点上蓝绿光LED(2)位置的经向编码或纬向编码,请求信息帧的信息类型为请求型;应答信息帧包括该接收节点接收到的请求信息帧中发送节点的ID号、该接收节点接收到的请求信息帧中发送节点上蓝绿光LED(2)位置的经向编码或纬向编码、该接收节点的ID号、信息类型和该接收节点上蓝绿光LED(2)位置的经向编码或纬向编码,应答信息帧的信息类型为应答型;确认信息帧包括该发送节点接收到的应答信息帧中接收节点ID号、该发送节点接收到的应答信息帧中接收节点上蓝绿光LED(2)位置的经向编码或纬向编码、该发送节点的ID号、信息类型和该发送节点上蓝绿光LED(2)位置的经向编码或纬向编码,确认信息帧的信息类型为确认型;请求信息帧、应答信息帧和确认信息帧均通过该蓝绿光LED(2)位置上设置的蓝绿光LED(2)所发出的蓝绿光作为信息载体向外发送;

所述步骤2具体按照以下步骤实施:

步骤2.1、发起的节点结构作为发送节点,其主控芯片生成发送节点上所有蓝绿光LED(2)位置对应的包含经向编码的请求信息帧和包含纬向编码的请求信息帧;

步骤2.2、发送节点通过其上的蓝绿光LED(2)依次按照纬向扫描发送步骤2.1生成的包含纬向编码的请求信息帧,发送节点通过其上的蓝绿光LED(2)依次按照经向扫描发送步骤

2.1生成的包含经向编码的请求信息帧;

步骤2.3、设置发送节点中间隔计时器的计时时间,并开启该间隔计时器;

步骤2.4、发送节点的间隔计时器任意一个计时时段且不包括最后一个计时时段计时完成后,循环重复步骤2.2,当下一个计时时段开启,停止循环重复步骤2.2;

步骤3、待发现的节点结构接收请求信息帧后,待发现的节点结构作为接收节点发送应答信息帧;

所述步骤3具体按照以下步骤实施:

步骤3.1、待发现的节点结构顶部的全向接收器(3)接收到步骤2中发送节点发送的请求信息帧,并将接收到的请求信息帧传入与之相连的主控芯片;

步骤3.2、待发现的节点结构作为接收节点,其主控芯片生成接收节点上所有蓝绿光LED(2)位置对应的包含经向编码的请求信息帧和包含纬向编码的请求信息帧;

步骤3.3、接收节点通过其上的蓝绿光LED(2)依次按照纬向扫描发送步骤3.2生成的包含纬向编码的应答信息帧,接收节点通过其上的蓝绿光LED(2)依次按照经向扫描发送步骤

3.2生成的包含经向编码的应答信息帧;

步骤3.4、设置接收节点中间隔计时器的计时时间,并开启该间隔计时器;

步骤3.5、接收节点的间隔计时器任意一个计时时段且不包括最后一个计时时段计时完成后,循环重复步骤3.3,当下一个计时时段开启,停止循环重复步骤3.3;

步骤4、发送节点接收应答信息帧后,发送确认信息帧;

所述步骤4具体按照以下步骤实施:

步骤4.1、当发送节点中的间隔计时器全部计时时段计时完毕,发送节点顶部的全向接收器(3)未接收到步骤3中接收节点发送的应答信息帧,则邻居发现失败,停止步骤2.4的操作;当发送节点中的间隔计时器全部计时时段计时未完毕,发送节点顶部的全向接收器(3)接收到步骤3中接收节点发送的应答信息帧,并将接收到的应答信息帧传入与之相连的主控芯片,则邻居发现继续,并且停止步骤2.4的操作;

步骤4.2、发送节点的主控芯片将接收到的应答信息帧中发送节点的ID号与该发送节点的ID号进行匹配,当接收到的应答信息帧中发送节点的ID号与该发送节点的ID号相同,则匹配成功,发送节点的主控芯片丢弃未成功匹配的应答信息帧;

步骤4.3、发送节点的主控芯片对接收节点ID号相同且匹配成功的应答信息帧进行整合,将该应答信息帧中接收节点上同一蓝绿光LED(2)位置的经向编码和纬向编码整理成经纬坐标,以确定匹配成功的应答信息帧中发送节点上蓝绿光LED(2)位置相对于该应答信息帧中接收节点上蓝绿光LED(2)位置的方向坐标,并且发送节点的主控芯片生成并发送确定相对经纬坐标的发送节点上蓝绿光LED(2)位置上包含经向编码的确认信息帧和包含纬向编码的确认信息帧;

步骤5、接收节点接收确认信息帧后,邻居发现过程结束;

所述步骤5具体按照以下步骤实施:

步骤5.1、当接收节点中的间隔计时器全部计时时段计时完毕,接收节点顶部的全向接收器(3)未接收到确认信息帧,则邻居发现失败,停止步骤3.5的操作;当接收节点中的间隔计时器全部计时时段计时未完毕,接收节点顶部的全向接收器(3)接收到确认信息帧,并将确认信息帧传入与之相连的主控芯片,则邻居发现继续,并且停止步骤3.5的操作;

步骤5.2、接收节点的主控芯片将接收到的确认信息帧中接收节点的ID号与该接收节点的ID号进行匹配,当接收到的确认信息帧中接收节点的ID号与该接收节点的ID号相同,则匹配成功,接收节点的主控芯片丢弃未成功匹配的应答信息帧;

步骤5.3、接收节点的主控芯片对发送节点ID号相同且匹配成功的确认信息帧进行整合,将该确认信息帧中发送节点上同一蓝绿光LED(2)位置的经向编码和纬向编码整理成经纬坐标,以确定匹配成功的确认信息帧中接收节点上蓝绿光LED(2)位置相对于该确认信息帧中发送节点上蓝绿光LED(2)位置的方向坐标,此时发送节点和接收节点已互相发现,成功建立通信链路,邻居发现过程结束。

2.根据权利要求1所述的蛙人用水下无线光通信的邻居发现方法,其特征在于,所述主控芯片的型号为STC12C5A60S2。

3.根据权利要求1所述的蛙人用水下无线光通信的邻居发现方法,其特征在于,所述蓝绿光LED(2)所发射的蓝绿光波段为530nm,发散角为20度,发射信号功率为1W。

4.根据权利要求1所述的蛙人用水下无线光通信的邻居发现方法,其特征在于,所述请求信息帧、应答信息帧和确认信息帧中ID号均为四位二进制数,所述信息类型均为两位二进制数,经向编码和纬向编码均为八位二进数。