現(xiàn)如今,無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用案例越來越多,在艙內(nèi)環(huán)境下,需要解決的問題主要包括多徑干擾、障礙阻擋、噪聲干擾等因素。傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)如Zigbee、藍(lán)牙等在傳輸速率和抗干擾能力上較為不足,因此本課題以超寬帶通信技術(shù)（Ultra Wide Band,UWB）為基礎(chǔ),研究高可靠性的UWB樹狀網(wǎng)絡(luò)。在軟件方面,通過數(shù)據(jù)幀上報、算法分析以及命令幀下達等方式,實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的頻譜決策和動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)兩大主要功能,以及本地速率統(tǒng)計、噪聲檢測、同步跳頻等配套功能。其中,本地速率統(tǒng)計功能可以統(tǒng)計出節(jié)點的通信速率;噪聲檢測功能可以獲取環(huán)境中的干擾情況;頻譜決策功能可以在網(wǎng)絡(luò)信道有較大干擾時,通過全網(wǎng)絡(luò)跳頻的方式更換信道;動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)算法可以根據(jù)節(jié)點的堵塞情況,動態(tài)改變樹狀拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu),從而緩解網(wǎng)絡(luò)的通信阻塞。在硬件電路方面,本課題考慮低功耗和數(shù)據(jù)采集要求,設(shè)計了相應(yīng)的單片機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集模塊以及相應(yīng)的外設(shè)接口。經(jīng)過測試,硬件電路可正常工作,并完成數(shù)據(jù)收發(fā)功能,且最大通信速率達到2.7Mbps,實際誤碼率控制在5%以下,當(dāng)通信速率為178Kbps時,誤碼率低至0.7%。同時,系統(tǒng)能夠在干擾較大的場景中實現(xiàn)頻譜切... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析
    1.3 研究的目的和意義
    1.4 課題主要研究內(nèi)容
第2章 超寬帶無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
    2.1 引言
    2.2 無線傳感節(jié)點的設(shè)計
        2.2.1 傳感器節(jié)點與路由節(jié)點設(shè)計
        2.2.2 主協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)計
    2.3 高精度ADC數(shù)據(jù)采集模塊
    2.4 功耗分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)軟件總體框架圖
    3.3 本地速率統(tǒng)計與上報功能的實現(xiàn)
        3.3.1 速率統(tǒng)計功能的實現(xiàn)
        3.3.2 本地速率上報功能的實現(xiàn)
    3.4 噪聲數(shù)據(jù)的收集
    3.5 振動傳感器數(shù)據(jù)采集與上報
        3.5.1 數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)
        3.5.2 數(shù)據(jù)上報功能的實現(xiàn)
    3.6 頻譜決策算法
        3.6.1 基于Majority法則的決策硬融合方式
        3.6.2 本地硬決策的上報與接收
        3.6.3 頻譜決策算法在單片機上的移植
        3.6.4 網(wǎng)絡(luò)同步跳頻的實現(xiàn)
    3.7 樹狀網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)算法
        3.7.1 動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)算法設(shè)計
        3.7.2 動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)算法的仿真分析
        3.7.3 動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)算法的實現(xiàn)
    3.8 本章小結(jié)
第4章 網(wǎng)絡(luò)功能與可靠性測試
    4.1 數(shù)據(jù)采集與通信功能測試
        4.1.1 最大通信速率測試與誤碼率測試
        4.1.2 網(wǎng)絡(luò)通信速率測試
        4.1.3 數(shù)據(jù)傳輸功能測試
    4.2 頻譜決策功能測試
    4.3 動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)功能測試
        4.3.1 本地速率統(tǒng)計功能測試
        4.3.2 動態(tài)拓?fù)渥赃m應(yīng)算法功能測試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]多徑效應(yīng)對航向信標(biāo)系統(tǒng)電磁環(huán)境影響分析[J]. 朱峰,翁文雯,謝雨軒,楊曉嘉,葉家全.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2019(12)
[3]精位科技 做UWB定位技術(shù)領(lǐng)域的“隱形冠軍”[J]. 許小燕.  產(chǎn)城. 2019(03)
[4]IEEE802.11a WLAN干擾環(huán)境下的UWB WBAN系統(tǒng)可靠性研究[J]. 王瑞,賀鵬飛,馮現(xiàn)豪.  通信技術(shù). 2017(06)
[5]基于DW1000的超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計[J]. 解延春,唐佳,倪榮霈,許魯寧.  數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2016(04)
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[7]商空間WSN動態(tài)拓?fù)浞执芈酚伤惴╗J]. 李宇,徐健鋒,涂敏,張遠(yuǎn)健,許園,劉清.  小型微型計算機系統(tǒng). 2015(08)
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碩士論文
[1]基于IEEE802.15.4的艙內(nèi)超寬帶通信組網(wǎng)技術(shù)研究[D]. 李欽鶴.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]密閉艙體內(nèi)高可靠性TR無線通信關(guān)鍵技術(shù)與方法研究[D]. 郭洪龍.電子科技大學(xué) 2017
[3]協(xié)作頻譜感知中的信息融合算法研究[D]. 樊琴.西安電子科技大學(xué) 2014
[4]認(rèn)知無線電中協(xié)作頻譜感知算法研究[D]. 于美婷.西安電子科技大學(xué) 2013
[5]針對WSN分割網(wǎng)絡(luò)攻擊的應(yīng)對策略研究[D]. 張建順.北方工業(yè)大學(xué) 2012
[6]拓展距離超寬帶組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉偉.解放軍信息工程大學(xué) 2011



本文編號：3633568