[发明专利]隔水管疲劳参数测量传输装置及最优中继距离计算方法

权利要求书

1.一种隔水管疲劳参数测量传输装置，其特征在于：包括一个水声信号接收装置、若干个中继器和一个隔水管疲劳监测装置；所述隔水管疲劳监测装置处于隔水管待检测部位，隔水管疲劳监测装置包括疲劳信号传感器、信源编码器、信道编码器、信号调制器、功率放大器、控制器、水声发射换能器和电源，由疲劳信号传感器测量得到的疲劳参数信号依次在信源编码器和信道编码器中完成信源编码和信道编码，经过编码的信号，进入信号调制器，调制后的信号经过功率放大器放大后，由水声发射换能器转换为声信号并发射，控制器控制隔水管疲劳监测装置的工作过程；水声信号接收装置处于海面以下，与海面平台相连，水声信号接收装置包括水声接收换能器、滤波器和功率放大器，水声接收换能器将水声信道传来的声信号转换为电信号，电信号经过滤波和功率放大后传递给外部监控分析系统；中继器处于水声信号接收装置和隔水管疲劳监测装置之间，并沿隔水管等距离分布，距隔水管疲劳监测装置最近的中继器首先接受来自隔水管疲劳监测装置的声信号，并对接受信号进行解码纠错后编码转发给下一个相邻的中继器，所有余下的中继器依次对上一个中继器发出的声信号进行解码纠错后编码转发给下一个相邻的中继器，距水声信号接收装置最近的中继器对上一个中继器发出的声信号进行解码纠错后编码转发给水声信号接收装置。

2.根据权利要求1所述的一种隔水管疲劳参数测量传输装置，其特征在于：相邻中继器之间距离采用最优中继距离。

3.一种计算权利要求2中最优中继距离的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定中继距离的集合(r₁，r₂，…，r_n)，其中中继距离范围为d≤r≤D/2，其中D为传输距离，D是中继距离的整数倍，d≤0.1km，对于每个中继距离r₁，采用下列步骤计算采用该中继距离时，单跳链路的能耗：

步骤a：由P_t(r)＝10logB(r)+N(f₀(r))+TL+χ-ξ+SNR_tgt计算单跳链路的最低传输功率P_t(r)，其中r为中继距离，B(r)为信道可用带宽，f₀(r)为对应中继距离r的最佳工作频率，N(f)为海洋环境噪声，TL为声波在声场中的平均传播损失，SNR_tgt为接收端信噪比，ξ为接收端信号处理过程中的惩罚因子，χ为边际因子；

步骤b：由计算单跳链路的最低传输电功率η是电路的全局效率；

步骤c：由计算单跳链路的能耗，其中p_r为接收功率，L为数据包长，α为带宽的利用率；

步骤2：根据步骤1得到的对应每个中继距离r₁的单跳链路能耗E_hop(r₁)，计算对应每个中继距离r₁的总传输功耗为E_sum，1＝E_hop(r₁)×(D/r₁)，得到总传输功耗集合(E_sum，1，E_sum，2，…，E_sum，n)，取对应min(E_sum，1，E_sum，2，…，E_sum，n)的中继距离为最优中继距离。