本文關鍵詞：面向密閉空間的多參數(shù)無線傳感器網絡

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【摘要】：傳感器網絡是連接現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的橋梁,極大地擴展了現(xiàn)有網絡的功能和人類認識世界的范圍。無線傳感器網絡因其低功耗、低成本、大規(guī)模、自組織、可快速部署等特點,廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護理、智能家居等領域。在室內、船舶、飛行體等密閉空間環(huán)境監(jiān)測中,采用無線傳感器網絡可解決布線繁瑣、動態(tài)性差等問題,而且具有低成本、易擴展等優(yōu)點。本文結合環(huán)境監(jiān)測的實際應用和發(fā)展需求,設計了一種適用于密閉空間環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網絡。首先,介紹了在溫室、船舶、礦井、飛機等受限空間中無線傳感器網絡的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。然后介紹并分析了密閉空間中無線信號傳播特性和信道模型,并提出了分集技術、自適應均衡技術等一系列抗多徑措施。在此基礎上,以低功耗、高可靠、抗多徑等為設計原則,對系統(tǒng)總體方案進行了詳細設計。節(jié)點選用低功耗的MSP430系列單片機作為微處理器,780MHz頻段低功耗無線收發(fā)器AT86RF212作為無線處理模塊,并配合多種傳感器實現(xiàn)系統(tǒng)各項功能。匯聚節(jié)點通過USB接口完成與上位機的通信。在軟硬件方面,分別完成了傳感器、無線通信、USB等模塊的設計。最后編寫了LabVIEW上位機測試平臺軟件,并對系統(tǒng)進行了功能驗證和功耗測試。實驗結果表明,所設計的無線傳感器網絡在密閉空間中能夠實時測量溫度、濕度、振動多種參數(shù),且具有高可靠性、低功耗、高速率的優(yōu)點,具有良好的應用前景,能夠延伸到其他環(huán)境監(jiān)測或者其他相關測試領域中。
【關鍵詞】：密閉空間 無線傳感器網絡 振動 多徑衰落 低功耗
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 選題背景及研究意義7
• 1.2 無線傳感器網絡發(fā)展現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 在受限空間中無線傳感器網絡的發(fā)展現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 適用于振動信號的無線傳感器網絡發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.3 無線傳感器網絡發(fā)展趨勢10-12
• 1.4 論文的主要內容及結構安排12-13
• 2 密閉空間信號傳播特性與信道模型13-19
• 2.1 自由空間損耗信道模型分析13-14
• 2.2 信道模型分類14-15
• 2.3 密閉空間無線傳輸特性研究15-17
• 2.4 抗多徑相關技術17-18
• 2.5 本章小結18-19
• 3 系統(tǒng)方案設計及關鍵技術分析19-26
• 3.1 系統(tǒng)設計關鍵技術19-21
• 3.1.1 能量分配19-20
• 3.1.2 高速可靠20
• 3.1.3 時間同步20-21
• 3.2 系統(tǒng)整體方案設計21-25
• 3.2.1 工作頻段選取21-22
• 3.2.2 系統(tǒng)組成及功能描述22-24
• 3.2.3 系統(tǒng)工作流程24-25
• 3.3 本章小結25-26
• 4 系統(tǒng)硬件電路設計26-33
• 4.1 傳感器節(jié)點硬件電路設計26-31
• 4.1.1 傳感器模塊設計26-28
• 4.1.2 處理器模塊設計28-29
• 4.1.3 無線通信模塊設計29-31
• 4.1.4 其他模塊設計31
• 4.2 匯聚節(jié)點硬件設計31-32
• 4.2.1 無線通信模塊設計31-32
• 4.2.2 USB接口設計32
• 4.3 本章小結32-33
• 5 系統(tǒng)軟件設計33-48
• 5.1 節(jié)點數(shù)據(jù)采集和處理程序設計33-36
• 5.1.1 溫濕度采集33-34
• 5.1.2 振動采集34-36
• 5.2 無線通信程序設計36-43
• 5.2.1 通信協(xié)議分析36-39
• 5.2.2 無線模塊通信程序設計39-41
• 5.2.3 節(jié)點工作模式及流程41-43
• 5.3 匯聚節(jié)點USB接口程序設計43-44
• 5.4 系統(tǒng)上位機軟件設計44-47
• 5.4.1 數(shù)據(jù)處理程序設計45-47
• 5.4.2 數(shù)據(jù)波形顯示與存儲程序設計47
• 5.5 本章小結47-48
• 6 系統(tǒng)性能測試與驗證48-55
• 6.1 基本功能驗證48-52
• 6.1.1 多參數(shù)采集測試48-49
• 6.1.2 通信頻段測試49-50
• 6.1.3 通信可靠性測試50-52
• 6.1.4 節(jié)點網絡功能測試52
• 6.2 傳感器節(jié)點功耗測試與分析52-53
• 6.3 本章小結53-55
• 7 總結與展望55-57
• 7.1 全文工作總結55-56
• 7.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-62
• 附錄62

【參考文獻】

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本文編號：804088