【摘要】：當(dāng)前對(duì)于無(wú)線傳感技術(shù)的研究仍然處在一個(gè)高速發(fā)展的階段,低功耗就是其發(fā)展方向之一,而低功耗與高性能的結(jié)合實(shí)現(xiàn)還不完全。因此,為了更好的實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感模塊的功能,增加模塊的可靠性和使用壽命,通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的硬件功耗的分析,確定無(wú)線傳感模塊各單元的基本功率消耗,并進(jìn)行相應(yīng)比較,確定需重點(diǎn)降耗的單元,在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前對(duì)低功耗無(wú)線傳感模塊的研究,通過(guò)對(duì)比分析選擇合適的芯片完成對(duì)低功耗無(wú)線傳輸模塊的自主設(shè)計(jì)和制作。并輔助軟件開(kāi)發(fā)人員完成各子模塊的驅(qū)動(dòng)編寫,實(shí)現(xiàn)低功耗無(wú)線傳感模塊的整體通信功能。本研究以實(shí)現(xiàn)果園火災(zāi)預(yù)警為目標(biāo),擬研究以下幾個(gè)方面內(nèi)容:1.對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行研究,解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在果園的覆蓋控制問(wèn)題2.在果園數(shù)據(jù)采集與處理方面,重點(diǎn)研究了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng),解決環(huán)境信息低成本快速獲取問(wèn)題3.針對(duì)火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中應(yīng)用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、PCA BP、PCA LVQ等模型進(jìn)行了原理、架構(gòu)、功能等方面的論述。4.對(duì)火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)地收集和積累信息,通過(guò)仿真模型來(lái)順利地解決預(yù)測(cè)、分析和評(píng)價(jià)等系統(tǒng)問(wèn)題,以便及時(shí)解決。從本文的研究創(chuàng)新上來(lái)看,針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP同PCA的組合則非常少見(jiàn),特別是在火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的運(yùn)用,到目前為止還沒(méi)有,原因在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP的信息輸入主要在二維空間中實(shí)現(xiàn),具有一定的設(shè)計(jì)難度。但如果應(yīng)用在火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中,則可以提高傳感器對(duì)高維度火災(zāi)信息的精準(zhǔn)捕捉、處理,同時(shí)在PCA的支持下,完成信息由高維度向低維度進(jìn)行轉(zhuǎn)換,從而簡(jiǎn)化了信息處理的難度。
【圖文】：

圖 2-1 ZigBee 無(wú)線通信技術(shù)的棧架構(gòu)展示Fig 2-1 ZigBee wireless communication technology stack architecture displayigBee 無(wú)線通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下圖 2-2 中，展示了 ZigBee 無(wú)線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中不同網(wǎng)絡(luò)類型，簇型、星型等。中 star（星）型網(wǎng)絡(luò)是由 1 個(gè)主 coordinator（協(xié)調(diào)器）節(jié)點(diǎn)、N 個(gè) end de）兩種配置進(jìn)行設(shè)計(jì)而成。Coordinator 的功能是，為 ZigBee 的特殊服能支持，即 Full Function Device（FFD）功能（全功能設(shè)備）。End de是通過(guò)協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的信息傳輸，具有 Full Function Device（FF Reduced Function Device(RFD)功能（優(yōu)化設(shè)備功能）。在實(shí)現(xiàn) ZigBe能優(yōu)化中，作為其最小結(jié)點(diǎn)，為其提供最少的一組服務(wù)。因此，從本文發(fā)，選擇了 ZigBee 無(wú)線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的星型、簇型兩種。無(wú)線通信 ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，不僅有星型設(shè)計(jì)（單跳網(wǎng)設(shè)計(jì)），還有計(jì)、群集 mesh 設(shè)計(jì)（多跳網(wǎng)設(shè)計(jì)）等。無(wú)線通信 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中所接入

圖 2-2 ZigBee 無(wú)線通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)展示Fig 2-2 ZigBee wireless communication technology network architecture display線通信技術(shù) ZigBee 的特征通信技術(shù) ZigBee 不同于其它無(wú)線技術(shù)的特征表現(xiàn)為：）信息每秒的傳輸速度等于 10KB-250KB 區(qū)間，屬于低速率；）設(shè)備搜索、激活休眠、信道接入的時(shí)延分別等于 30 秒、15 秒、15）在待機(jī)狀態(tài)下的能量消耗非常低，2 節(jié) 5 號(hào)電池的使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 2）信息在網(wǎng)絡(luò)中可實(shí)現(xiàn)較好的傳輸安全性、自愈性、組織性；）使用的信息傳輸協(xié)議成本低，應(yīng)用非常簡(jiǎn)單；）提供了免費(fèi)、靈活的頻段使用，，如 868MHz、2.4GHz、915MHz 等）通信網(wǎng)絡(luò)接入的設(shè)備總量大于 6 萬(wàn)個(gè)；）在信息的安全保證上，提供了信息的加密計(jì)算（AES 128）、鑒權(quán)操測(cè)等，使用非常靈活。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S66;S429;TP212.9;TN929.5

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本文編號(hào)：2596793