無(wú)線通訊技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

論文摘 要：隨著因特網(wǎng)、多媒體和無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，人們與信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)密不可分。當(dāng)今無(wú)線通訊在人們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色，低功耗、微型化是用戶(hù)對(duì)當(dāng)前無(wú)線通訊產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的強(qiáng)烈追求，作為無(wú)線通訊技術(shù)一個(gè)重要分支的短距離無(wú)線通訊技術(shù)正逐漸引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注。本文通過(guò)Bluetooth和UWB的技術(shù)對(duì)比及多角度的分析，證實(shí)了藍(lán)牙+UWB作為下一代高速無(wú)線通訊技術(shù)的可能。

前言

目前，我國(guó)大型石化企業(yè)在廠內(nèi)的通訊方式，一般仍然采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式，即依靠有線通訊電纜來(lái)傳輸信號(hào)，配合以傳統(tǒng)的程控交換機(jī)和防爆電話，防爆揚(yáng)聲器等等設(shè)備終端來(lái)實(shí)現(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大，線纜眾多不易于人員維護(hù)，加之廠區(qū)內(nèi)部腐蝕性氣體，工作環(huán)境，自然環(huán)境等經(jīng)年累月極容易造成設(shè)備的線纜損壞，影響通訊，由于是有線電纜連接在事故發(fā)生時(shí)更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷，對(duì)企業(yè)的事故救援，員工的人身安全，都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)的應(yīng)用。 1、無(wú)線通訊技術(shù)的重要作用

石化工廠廠區(qū)面積大，人員分布散，防爆區(qū)內(nèi)移動(dòng)作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無(wú)線通訊系統(tǒng)對(duì)滿足人員通訊需要，加強(qiáng)防爆區(qū)內(nèi)分布人員的動(dòng)態(tài)管理，優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)，調(diào)度指揮的有線，無(wú)線互聯(lián)互通，相互結(jié)合的信息傳遞，保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2、常用的無(wú)線通訊技術(shù)分析

目前廣泛應(yīng)用的無(wú)線通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、擴(kuò)頻微波、無(wú)線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。 2.1 數(shù)字電臺(tái)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作環(huán)境，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接，實(shí)現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺(tái)的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強(qiáng)、接收靈敏度高等特點(diǎn)。數(shù)傳電臺(tái)技術(shù)比較成熟，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。但隨著GPRS/CDMA技術(shù)的日漸成熟，相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格的降低，使得在很多應(yīng)用場(chǎng)合中數(shù)傳電臺(tái)被GPRS/CDMA所取代。但同時(shí)，數(shù)傳電臺(tái)的相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高帶寬的數(shù)傳電臺(tái)也不斷涌現(xiàn)。

2.2 擴(kuò)頻微波和無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)是近幾年興起的一門(mén)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。擴(kuò)頻微波最大優(yōu)點(diǎn)在于較強(qiáng)的抗干擾能力，以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等，同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點(diǎn)，特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。而無(wú)線網(wǎng)橋是無(wú)線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無(wú)線網(wǎng)橋是為使用無(wú)線（微波）進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離（可達(dá)50km）、高速（可達(dá)百M(fèi)bps）無(wú)線組網(wǎng)。這兩項(xiàng)技術(shù)都可以用來(lái)傳輸對(duì)帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。

3、短距離無(wú)線通訊技術(shù)簡(jiǎn)介

“藍(lán)牙（Bluetooth）”是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前國(guó)際上最新的一種公開(kāi)的無(wú)線通訊技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi)，通過(guò)無(wú)線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得近距離內(nèi)各種通訊設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享，也可以實(shí)現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通訊。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動(dòng)通訊設(shè)備，使設(shè)備去掉了連接電纜的不便，通過(guò)無(wú)線建立通訊。 藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時(shí)分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進(jìn)技術(shù)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通訊環(huán)境建立一個(gè)特別連接。作為一個(gè)新興技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問(wèn)題和不足之處，如成本過(guò)高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無(wú)疑問(wèn)，藍(lán)牙技術(shù)已成為近年應(yīng)用最快的無(wú)線通訊技術(shù)，它必將在不久的將來(lái)滲透到生活的各個(gè)方面。

4、超寬帶(UWB)技術(shù)研究

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末，此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通訊設(shè)備中使用。隨著無(wú)線通訊的飛速發(fā)展，人們對(duì)高速無(wú)線通訊提出了更高的要求，超寬帶技術(shù)又被重新提出，并倍受關(guān)注。UWB是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%的無(wú)線通訊方案。與常見(jiàn)的使用連續(xù)載波通訊方式不同，UWB采用極短的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息，通常每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百分之一。在高速通訊的同時(shí)，UWB設(shè)備的發(fā)射功率卻很小，僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一，對(duì)于普通的非UWB接收機(jī)來(lái)說(shuō)近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現(xiàn)有無(wú)線電設(shè)備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通訊方式，它有望在無(wú)線通訊領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。UWB的特點(diǎn)如下：

4.1 抗干擾性能強(qiáng)：UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。 4.2 傳輸速率高：UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s，有望高于藍(lán)牙100倍。 4.3 帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少：通常情況下，無(wú)線通訊系統(tǒng)在通訊時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。 4.6 發(fā)送功率非常?。篣WB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通訊設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)了系統(tǒng)電源工作時(shí)間。 4.7 成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術(shù)使用基帶傳輸，無(wú)需進(jìn)行射頻調(diào)制和解調(diào)，所以不需要混頻器、過(guò)濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復(fù)雜元件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本大大降低，同時(shí)更容易集成到CMOS電路中。

5、結(jié)束語(yǔ)

總之，無(wú)線通訊方式由于其建立物理鏈路簡(jiǎn)單易行，成本低，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目方案，靈活性好，系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便，因此特別適合石化行業(yè)對(duì)通信鏈路的要求。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：CC2530；SIM900A；云服務(wù)器；橋梁穩(wěn)定性

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在橋梁工程領(lǐng)域，隨著各類(lèi)自然及人為災(zāi)害的增加，對(duì)橋梁穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)和預(yù)警的要求也越來(lái)越高。目前，橋梁監(jiān)測(cè)主要集中在橋面、橋墩等橋體的監(jiān)測(cè)，而對(duì)于橋梁橋墩所在基質(zhì)（基礎(chǔ)地質(zhì)條件）的監(jiān)測(cè)卻相對(duì)較少?；|(zhì)是橋梁穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，當(dāng)基質(zhì)經(jīng)過(guò)流水沖刷，地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，橋墩的穩(wěn)定性會(huì)隨基質(zhì)變化直接影響整個(gè)橋梁的穩(wěn)定性。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于CC2530無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用GPRS通訊及云服務(wù)器的橋梁基質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了將監(jiān)測(cè)所得的各橋墩基質(zhì)高度數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器處理并預(yù)警的功能。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含物聯(lián)網(wǎng)層、承載網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層三個(gè)部分，其中物聯(lián)網(wǎng)層將CC2530作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)基質(zhì)高度的無(wú)線傳感器，每個(gè)橋墩都安裝一個(gè)傳感器作為ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的終端或中繼設(shè)備。協(xié)調(diào)器與SIM900A通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，控制SIM900A連接GPRS，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器或接收來(lái)自服務(wù)器的指令。系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)[1]，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用短地址進(jìn)行通訊，而重新組網(wǎng)后短地址可能會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用CC2530的長(zhǎng)地址（IEEE地址）作為區(qū)分唯一設(shè)備的ID，長(zhǎng)地址為64位全球唯一識(shí)別碼，不會(huì)更改。服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)保存橋墩的長(zhǎng)地址，每次終端注冊(cè)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新長(zhǎng)地址對(duì)應(yīng)的短地址。物聯(lián)網(wǎng)層與服務(wù)器通訊簡(jiǎn)圖如圖2所示。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)一座橋只有一個(gè)協(xié)調(diào)器和GSM模塊，即一座橋只有一個(gè)確定的IP地址和端口。如圖2所示，系統(tǒng)要與某座橋的某個(gè)橋墩進(jìn)行通訊的步驟為：查詢(xún)橋墩綁定的長(zhǎng)地址――查詢(xún)長(zhǎng)地址對(duì)應(yīng)的IP、端口及短地址――往IP和端口發(fā)送包含短地址的數(shù)據(jù)――IP對(duì)應(yīng)的GSM模塊收到數(shù)據(jù)――發(fā)送到協(xié)調(diào)器――通過(guò)短地址發(fā)送到終端。如此，系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與多座橋不同橋墩傳感器之間的通訊。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 基質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)計(jì)

由于橋梁橋墩基質(zhì)測(cè)量的特殊性，沒(méi)有現(xiàn)成的即方便又經(jīng)濟(jì)的傳感器可以使用，論文以CC2530為核心芯片設(shè)計(jì)了一款綜合測(cè)量和無(wú)線通訊傳感器。傳感器采用磁環(huán)+普通的霍爾傳感器作為測(cè)量部分[2]，CC2530作為中控部分，磁環(huán)和塑料墊片相隔放置于一定長(zhǎng)度的PVC管中，一個(gè)磁環(huán)和墊片的高度為5 mm，即測(cè)量的精度為5 mm。傳感器樣機(jī)如圖3所示。

圖中所示為橫向放置，正常安裝時(shí)為豎向安裝，傳感器底座和PVC管為一體，穿過(guò)CC2530電路板，兩者之間可以相互移動(dòng)，當(dāng)有位移時(shí)，電路板上的霍爾傳感器感應(yīng)到變化則通知CC2530產(chǎn)生一次中斷，每產(chǎn)生一次中斷移動(dòng)5 mm距離。傳感器在橋墩上安裝的示意圖如圖4所示。

由圖4可知，無(wú)線傳感器的CC2530部分與大鋼管為一體，安裝固定在橋墩上，底座、PVC管同小鋼管固定，PVC管穿過(guò)CC2530的感應(yīng)器，小鋼管套入大鋼管內(nèi)，底座沉入水底與基質(zhì)接觸。當(dāng)基質(zhì)高度降低時(shí)，小鋼管跟隨降低，當(dāng)降低高度達(dá)到分辨率5 mm時(shí)，CC2530產(chǎn)生一次中斷，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到高度變化后，傳感器計(jì)算當(dāng)前高度，將高度數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)調(diào)器發(fā)送到服務(wù)器。

2.2 協(xié)調(diào)器設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器電路設(shè)計(jì)與常用CC2530電路設(shè)計(jì)類(lèi)似，加入SIM900A模塊，利用串口與協(xié)調(diào)器通訊。其樣機(jī)如圖5所示。

2.3 供電設(shè)計(jì)

考慮到設(shè)備都在戶(hù)外運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器和傳感器都采用太陽(yáng)能板+蓄電池的供電模式。

3 CC2530程序設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能，程序設(shè)計(jì)分為協(xié)調(diào)器程序和無(wú)線傳感器程序兩個(gè)部分。無(wú)線傳感器可以作為終端或中繼使用。

3.1 協(xié)調(diào)器程序設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器主要用于數(shù)據(jù)處理，組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，接收橋墩的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并通過(guò)SIM900A發(fā)送到服務(wù)器，接收服務(wù)器的控制查詢(xún)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)下發(fā)至終端或中繼設(shè)備。程序主要分為組網(wǎng)、串口通訊、無(wú)線通訊三個(gè)模塊。

在組網(wǎng)程序方面，協(xié)調(diào)器運(yùn)行Z-Stack協(xié)議棧與終端或中繼設(shè)備組網(wǎng)，該部分程序只需在Z-Stack協(xié)議棧[3]基礎(chǔ)上稍做修改即可。

串口程序的設(shè)計(jì)主要使用AT指令與SIM900A模塊進(jìn)行通訊。通過(guò)程序設(shè)計(jì)，讓CC2530根據(jù)AT指令模式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)并判斷命令類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)GPRS連接和數(shù)據(jù)傳輸。與服務(wù)器間的數(shù)據(jù)通訊通過(guò)UDP實(shí)現(xiàn)。

無(wú)線通訊程序主要接收處理橋墩終端上傳的數(shù)據(jù)，包括注冊(cè)、心跳、高度數(shù)據(jù)、報(bào)警等，將數(shù)據(jù)按照協(xié)議格式通過(guò)串口和GPRS發(fā)送至服務(wù)器。處理串口轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的相關(guān)指令并發(fā)送至橋墩終端。協(xié)調(diào)器端程序流程圖如圖6所示。

3.2 終端傳感器程序設(shè)計(jì)

終端傳感器的主要功能包括與協(xié)調(diào)器組網(wǎng)通訊，接收協(xié)調(diào)器指令進(jìn)行查詢(xún)、設(shè)置基質(zhì)初始高度等，監(jiān)測(cè)基質(zhì)高度變化，并將變化后的高度數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器。按照功能區(qū)分，將終端程序的設(shè)計(jì)分為組網(wǎng)程序、傳感器程序和無(wú)線接收處理三個(gè)模塊。傳感器端程序流程如圖7所示。

圖7 傳感器端程序流程

終端組網(wǎng)程序同樣使用Z-Stack協(xié)議棧，在協(xié)議棧的基礎(chǔ)上稍做修改，組網(wǎng)時(shí)讀取短地址和長(zhǎng)地址并發(fā)送到協(xié)調(diào)器。

傳感器程序主要利用I/O口中斷，每中斷一次表明基質(zhì)高度發(fā)生5 mm變化，程序根據(jù)初始設(shè)置高度值計(jì)算當(dāng)前高度并上報(bào)至協(xié)調(diào)器，若短時(shí)間內(nèi)高度變化過(guò)快則發(fā)送報(bào)警指令等。

無(wú)線數(shù)據(jù)處理模塊主要處理來(lái)自協(xié)調(diào)器的指令，包括查詢(xún)、設(shè)置高度等指令。程序接收到指令后，根據(jù)協(xié)議做相應(yīng)的處理。此外，程序還設(shè)計(jì)了1分鐘定時(shí)向服務(wù)器發(fā)送心跳的功能，以表明設(shè)備在網(wǎng)，方便服務(wù)器處理。

4 云服務(wù)器功能設(shè)計(jì)

云服務(wù)器是系統(tǒng)運(yùn)行的核心部分，論文所用系統(tǒng)將阿里云的云服務(wù)器作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)橋梁基質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。云服務(wù)器主要包含數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)和應(yīng)用層設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。人機(jī)界面設(shè)計(jì)如圖8所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)使用SQL Server2008進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，根據(jù)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)庫(kù)保存橋梁各橋墩傳感器的長(zhǎng)地址和短地址，保存每座橋梁SIM900A的IP地址和端口及每個(gè)橋墩的高度數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)主要用于服務(wù)器跟橋梁和橋墩傳感器之間的通訊。論文使用UDP完成，根據(jù)設(shè)計(jì)的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)庫(kù)功能保證通訊正常進(jìn)行。通訊指令包含注冊(cè)、心跳、高度數(shù)據(jù)、設(shè)置、報(bào)警等類(lèi)型。

應(yīng)用層設(shè)計(jì)主要是人機(jī)界面設(shè)計(jì)。論文采用地圖供應(yīng)商提供的接口[4]，將監(jiān)測(cè)的橋梁以地圖模式顯示，此外，還包括設(shè)備綁定、查詢(xún)、報(bào)警等功能。

圖中左側(cè)為各橋梁以及橋墩的信息，中間為當(dāng)前橋梁的地圖位置，下方為橋梁各橋墩的基質(zhì)高度信息。菜單包括綁定傳感器、設(shè)置等功能。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種監(jiān)測(cè)橋墩基質(zhì)高度變化的傳感器，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)+云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁橋墩基質(zhì)高度變化的功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀展現(xiàn)，系統(tǒng)無(wú)需人工值守即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警等功能。目前，該系統(tǒng)已在麗水市宣平港大橋投入測(cè)試階段，測(cè)試期間系統(tǒng)穩(wěn)定，各項(xiàng)功能均正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

[關(guān)鍵詞]ARM7無(wú)線傳輸指紋辨識(shí)

中圖分類(lèi)號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110048-01

一、發(fā)展背景

目前國(guó)內(nèi)外的指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)備大多停留在指紋采集器、和一臺(tái)計(jì)算機(jī)的組合水平上,這樣的系統(tǒng)有很多缺陷。針對(duì)于目前國(guó)內(nèi)存在的一些不足,本項(xiàng)目擬以ARM芯片為核心的藍(lán)牙通訊芯片硬件,以指紋識(shí)別系統(tǒng)為核心的軟件,實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于ARM的無(wú)線便攜式指紋辨識(shí)系統(tǒng)平臺(tái),能實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信傳輸。以此改進(jìn)現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng),并期望在應(yīng)用方面得到推廣。

二、研究意義

為了解決目前大多指紋識(shí)別系統(tǒng)的攜帶不方便,身份識(shí)別時(shí)間較長(zhǎng),工作效率低,且目前的系統(tǒng)都不具有通信交換功能和信息傳遞的及時(shí)性的缺點(diǎn),有針對(duì)性的去設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一種無(wú)線通信功能的便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

與常見(jiàn)的產(chǎn)品模型相比,有如下優(yōu)點(diǎn):1.便攜式:本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)以ARM9為平臺(tái)的便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng),該系統(tǒng)可以方便在室外使用,通過(guò)比較存儲(chǔ)器內(nèi)的指紋特征信息與現(xiàn)場(chǎng)采集的指紋信息可以完成身份確認(rèn);2. 速度快:通過(guò)相關(guān)人員的指紋能夠馬上確認(rèn)身份,無(wú)需與計(jì)算機(jī)相連;3. 實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通訊的模式:通過(guò)單片無(wú)線收發(fā)芯片可以完成與機(jī)構(gòu)中心的信息交流。

四、硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括指紋采集、無(wú)線通訊、和存儲(chǔ)模塊三個(gè)部分。先利用指紋采集模塊采集指紋圖像,再經(jīng)ARM9模塊進(jìn)行算法處理,把相關(guān)的信息存儲(chǔ)起來(lái),并與存儲(chǔ)模塊的中的指紋比對(duì)確認(rèn)身份,并通過(guò)無(wú)線通訊模塊把相關(guān)信息發(fā)送至信息中心。1.指紋采集指紋采集傳感器采用OV7620,并以I2C總線及DMA的數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)與CPU的信息交互。當(dāng)nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時(shí),傳感器便有數(shù)據(jù)輸出,并且數(shù)據(jù)能夠維持至下一個(gè)同樣的過(guò)程的到來(lái)。這正好符合44B0的外部DMA請(qǐng)求的單步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式來(lái)讀取數(shù)據(jù)。最終的數(shù)據(jù)讀取是通過(guò)片選鎖存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于DMA的方式不干預(yù)CPU,因此也大大提高了讀取的速度。2.電源管理。電源管理部分采用了1150mAh的LI電,通過(guò)DC-DC升壓至5V,再通過(guò)LDO給系統(tǒng)所需要的3.3V和2.5V電壓。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:電池供電時(shí),開(kāi)關(guān)S9按下,TEST1點(diǎn)由高變低,Q0導(dǎo)通,NAND網(wǎng)絡(luò)為高,系統(tǒng)開(kāi)始供電,此時(shí)程序運(yùn)轉(zhuǎn)并給與SHDN引腳高電平信號(hào),促使Q6導(dǎo)通,此時(shí)即使按鍵抬起TEST1點(diǎn)仍為低電平,維持Q0的導(dǎo)通。當(dāng)插上U后,按鍵的按下使得Q4導(dǎo)通,Q0此時(shí)截至,系統(tǒng)由電池供電切換為U供電,其它道理相同。關(guān)機(jī)時(shí)按鍵按。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖像的連續(xù)采集以及溫度、濕度、照明亮度等的控制。其中圖像采集是系統(tǒng)的核心,其工作流程如下:(1)默認(rèn)情況下,系統(tǒng)工作在休眠狀態(tài)。(2)工作人員通過(guò)PC管理軟件發(fā)送命令開(kāi)始采集圖像,軟件通過(guò)USB接口把命令發(fā)送給藍(lán)牙適配器ARM命令。(3)接收到圖像采集命令后,ARM控制CPLD開(kāi)始采集圖像數(shù)據(jù)。(4)CPLD把采集到的一幀圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)入一塊SRAM中,把ARM的總線切換到該SRAM上,并通知ARM進(jìn)行壓縮;同時(shí)CPLD往另一塊SRAM中繼續(xù)采集下一幀圖像,便于提高系統(tǒng)的吞吐率。(5)ARM通過(guò)藍(lán)牙模塊返回響應(yīng)命令,并返回采集JPEG-LS圖像的頭信息。(6)PC管理軟件發(fā)送命令接收下一行壓縮圖像,ARM壓縮該行原始圖像,并發(fā)送壓縮數(shù)據(jù);如果出錯(cuò),可以重新發(fā)送。重復(fù)本步驟可以獲取整幀壓縮圖像。(7)PC軟件對(duì)壓縮圖像解碼并顯示,并提供其他附加功能,如圖像處理、保存等。(8)重復(fù)步驟(2)～(7),獲取下一幀壓縮圖像。由上述流程可以看出,JPEG-LS壓縮以及無(wú)線信道傳輸決定整個(gè)系統(tǒng)的圖像傳輸速率。無(wú)線傳輸采用藍(lán)牙技術(shù),其標(biāo)稱(chēng)空中速率為1 Mbps,不易提高;因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是JPEG-LS的編碼效率。3.ARM與藍(lán)牙接口設(shè)計(jì).藍(lán)牙是無(wú)線數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸?shù)拈_(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。它將各種通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字系統(tǒng),甚至家用電器,采用無(wú)線方式連接起來(lái)。為了優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),我們采用性?xún)r(jià)比高的CSR BC2實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無(wú)線串口。CSRBC2是一款高度整合的模塊級(jí)藍(lán)牙芯片,主要包括:基帶控制器、2.4～2.5GHz的數(shù)字智能無(wú)線電和程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。通過(guò)該模塊,系統(tǒng)可以提供無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)UART接口,支持多種波特率(如9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps、57.6kbps、115.2 1kbps、230.4 kbps、460.8 kbps、92l.6 kbps)。當(dāng)速率為460.8 kbps時(shí),藍(lán)牙芯片能夠正常工作;而在921.6kbps時(shí),會(huì)有很高的誤碼率。

五、軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括固定主程序,管理功能模塊,指紋采集算法模塊,指紋匹配算法模塊,無(wú)線通信程序模塊,硬件操作模塊等。以下為各個(gè)模塊所包含的函數(shù):1.指紋采集算法模塊:打開(kāi)采集儀函數(shù)、關(guān)閉采集儀函數(shù)、設(shè)置參數(shù)函數(shù)、指紋探測(cè)函數(shù);2.指紋匹配算法模塊:指紋驗(yàn)證函數(shù)、指紋比對(duì)函數(shù);3.無(wú)線通訊模塊:協(xié)議層函數(shù)、控制層函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)層函數(shù)、鏈路層函數(shù)、驅(qū)動(dòng)層函數(shù);4.硬件操作模塊:讀寫(xiě)存儲(chǔ)器函數(shù)、初始化函數(shù)、狀態(tài)讀取函數(shù);5.管理功能模塊:指紋的存儲(chǔ)、刪除、更新函數(shù)。

六、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)以ARM為核心,通過(guò)藍(lán)牙傳輸,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的無(wú)線指紋辨識(shí)功能。本系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性,可以使得系統(tǒng)更加微型化。首先,如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片,則將融合ARM核以及藍(lán)牙功能,可以更加減小整個(gè)系統(tǒng)的體積。最重要的是,如果發(fā)展自主產(chǎn)權(quán)的指紋識(shí)別芯片,那么以現(xiàn)有的SOPC技術(shù),可以將ARM核、CPLD邏輯門(mén)以及藍(lán)牙通信功能集成在一起,形成指紋識(shí)別的集成解決方案,從而使其產(chǎn)業(yè)化成為可能。

基金項(xiàng)目:本文為九江學(xué)院科研課題“《基于ARM7的無(wú)線便攜式指紋辨識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》09kj11的研究”研究成果之一

參考文獻(xiàn):

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第4篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

本書(shū)一共收集了16篇論文，分成三個(gè)部分。第一部分人體監(jiān)測(cè)，包括5篇論文：1.將生物學(xué)與電子線路相連接：量化與性能度測(cè)；2.用于神經(jīng)信號(hào)記錄的全集成系統(tǒng)：技術(shù)前景及低噪聲前端設(shè)計(jì)；3.用于神經(jīng)肌肉模擬的無(wú)線神經(jīng)記錄微系統(tǒng)的超大規(guī)模集成電路；4.使用無(wú)線電頻率技術(shù)的健康保健裝置；5.用于可植入醫(yī)學(xué)應(yīng)用的低功率數(shù)字集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮。第二部分生物傳感器與電子線路，包括6篇論文：6.基于親和力的生物傳感器：隨機(jī)建模和品質(zhì)因素；7.基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS及微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）工藝的制造實(shí)例；8.用于芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的CMOS電容性生物接口；9.用于定點(diǎn)護(hù)理及遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)應(yīng)用的無(wú)透鏡成像細(xì)胞儀及診斷學(xué)；10.用于生物微流體學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制的高級(jí)技術(shù)；11.使用電化學(xué)生物傳感器的干細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。第三部分新興技術(shù)，包括5篇論文：12.建立用于培養(yǎng)細(xì)胞與有機(jī)物的接口：從靠機(jī)械裝置維持生命的甲殼蟲(chóng)到合成生物學(xué)；13.用于陣列式單細(xì)胞生物學(xué)的技術(shù)；14.微流體學(xué)系統(tǒng)中細(xì)菌鞭毛發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用；15.應(yīng)用基于CMOS技術(shù)的遺傳因子注射和操縱；16.低成本診斷學(xué)：射頻設(shè)計(jì)師的方法。

本書(shū)編輯是一位在無(wú)線通訊、醫(yī)學(xué)成像、半導(dǎo)體器件和納米電子方面知名的新興技術(shù)國(guó)際專(zhuān)家，他管理著一個(gè)初創(chuàng)公司――Redlen技術(shù)公司的研發(fā)部門(mén)，他同時(shí)也是CMOS新興技術(shù)公司的執(zhí)行主任。他曾在國(guó)際性專(zhuān)業(yè)雜志及會(huì)議上發(fā)表過(guò)100多篇論文，在各種國(guó)際場(chǎng)合中被邀請(qǐng)作為演講者，他擁有美國(guó)、加拿大、法國(guó)、德國(guó)和日本授予的18項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利。

本書(shū)可用作電氣工程、微電子學(xué)、CMOS線路設(shè)計(jì)及生物醫(yī)學(xué)器件專(zhuān)業(yè)研究生課程的補(bǔ)充材料。

胡光華，

退休高工

(原中國(guó)科學(xué)院物理學(xué)研究所)

第5篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

國(guó)家“”青年拔尖人才、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目的獲得者、公安部第三研究所物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心副主任劉云淮博士認(rèn)為，這些故障的“罪魁禍?zhǔn)住闭菬o(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中的“弱連接”。

多項(xiàng)原創(chuàng)成果

入選“”

早在香港科技大學(xué)讀博期間，劉云淮就開(kāi)始了弱連接條件下無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和節(jié)點(diǎn)協(xié)同技術(shù)研究，迄今已逾十年。

眾所周知，若無(wú)線通信弱，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間連接特性則會(huì)發(fā)生改變，針對(duì)這一現(xiàn)狀，劉云淮從概率式網(wǎng)絡(luò)模型出發(fā)，通過(guò)探尋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的基本機(jī)理，設(shè)計(jì)出一系列拓?fù)淇刂品椒ǎㄡ槍?duì)Sink節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)通訊模式的Conreap算法，以及針對(duì)節(jié)點(diǎn)間通訊模式的Brasp算法，得到歐美同行很高評(píng)價(jià)。美國(guó)佐治亞理工大學(xué)計(jì)算機(jī)工程系教授、可靠通信實(shí)驗(yàn)室主任Raheem Beyah認(rèn)為“概率型網(wǎng)絡(luò)模型更真實(shí)的反映無(wú)線通訊中的鏈路行為”，加拿大Alberta大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授Mike MacGregor表示“概率型網(wǎng)絡(luò)模型能更好的反映網(wǎng)絡(luò)行為，為節(jié)點(diǎn)最優(yōu)分布奠定了理論基礎(chǔ)”。

基于概率型網(wǎng)絡(luò)模型，劉云淮針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息感知模型進(jìn)行了大膽改革。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)感知模型為圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，存在確定半徑，圓盤(pán)內(nèi)的信息可以通過(guò)感知節(jié)點(diǎn)獲取，但圓盤(pán)外的信息則無(wú)法感知，因此無(wú)法反映真實(shí)的傳感器行為。反復(fù)實(shí)驗(yàn)下，劉云淮帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了基于鏈路的概率型感知模型，可以把鏈路性、概率性和多感知融合性這三個(gè)現(xiàn)實(shí)傳感器的獨(dú)特特性反映出來(lái)，并把誤差縮小在百分之十以?xún)?nèi)。

網(wǎng)絡(luò)是信息交換的載體。它的“四通八達(dá)”與否，直接影響著信息傳輸程度。

那么，清除一切網(wǎng)絡(luò)傳輸中的障礙，是否就一定能夠確保信息通暢呢？

針對(duì)這一問(wèn)題，劉云淮認(rèn)為恰恰相反，“少量干擾行為是激發(fā)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的關(guān)鍵”。

利用干擾回避、干擾消除和干擾對(duì)齊等管理技術(shù)，他原創(chuàng)提出基于干擾的副信道通信模式，增加一些攜帶一定控制信息的干擾信號(hào)，制造可以最終被消除掉的主動(dòng)干擾，在傳輸過(guò)程中反倒可以提高網(wǎng)絡(luò)“活力”，增加網(wǎng)絡(luò)傳輸量，提高傳輸效率，從而提高網(wǎng)絡(luò)整體性能。

劉云淮并未滿足于此，基于此模式，他充分?jǐn)U展了數(shù)學(xué)中Quorom理論的成果，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高效低功耗的分布式節(jié)點(diǎn)協(xié)同機(jī)制，減少了傳統(tǒng)中傳輸失敗和網(wǎng)絡(luò)丟包現(xiàn)象。從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的感知精度出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，提出了頻譜感知節(jié)點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了協(xié)同邊界定界算法，大幅度提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸中精確信息的獲取量。

真實(shí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要在一系列核心技術(shù)的支持下才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在多徑反射效應(yīng)下的節(jié)點(diǎn)測(cè)距方法上，劉云淮開(kāi)創(chuàng)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究的先河。他以頻率為突破口，通過(guò)相同節(jié)點(diǎn)在不同頻率下的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模擬，采用傅里葉變換的方式求解，可以獲得更精確的距離。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)的判斷問(wèn)題上，劉云淮首次提出了非密度的、基于移動(dòng)性的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)分布模型，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的熱點(diǎn)感知方法，為今后的數(shù)據(jù)挖掘和信息獲取提供了有力支撐。并針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸丟包的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了新的多信道分配算法，以均勻分布節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)，加大了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。

憑借在弱連接條件下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問(wèn)題上的諸多創(chuàng)新性成果，劉云淮迄今為止已經(jīng)在本領(lǐng)域最權(quán)威的國(guó)際期刊《IEEE Journal on Selected Areas in Communications》《IEEE Transactions on Mobile Computing》《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》以及著名國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議如ACM Mobicom，ACM Sensys，ACM SIGKDD，IEEE INFOCOM，IEEE ICDCS等。并且在2008年獲得IEEE ICDCS最佳論文獎(jiǎng)，是638篇論文中唯一獲獎(jiǎng)?wù)撐摹?/p>

在國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域，較高的科研天分與勤勉的科研態(tài)度讓劉云淮很快聲名鵲起，并在2015年成為國(guó)家“”青年拔尖人才中的一員。

關(guān)系國(guó)計(jì)民生

榮獲“優(yōu)秀青年科學(xué)基金”

科研，是為人類(lèi)發(fā)展服務(wù)。劉云淮深諳此理。

近年來(lái)，以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)通訊設(shè)備加快了網(wǎng)絡(luò)感知趨勢(shì)的發(fā)展。以個(gè)人為中心，從海量數(shù)據(jù)中獲取高精準(zhǔn)信息的群智感知和群智計(jì)算開(kāi)始成為目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)。

歷經(jīng)五年學(xué)習(xí)，2000年劉云淮于清華大學(xué)畢業(yè)后，即前往惠普做了一名工程師。兩年一線工程師的經(jīng)歷，讓他養(yǎng)成了一種與市場(chǎng)同步的科研理念，也敏銳地意識(shí)到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)命脈。隨后，他來(lái)到香港科技大學(xué)再次深造，開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)印證自己腦海中的系列想法，迅速打開(kāi)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及節(jié)點(diǎn)協(xié)同技術(shù)領(lǐng)域的“大門(mén)”。

近十年弱連接條件下無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和節(jié)點(diǎn)協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究工作，讓劉云淮積累了大量實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。來(lái)到公安部第三研究所物聯(lián)網(wǎng)中心之后，順應(yīng)社會(huì)發(fā)展，為深入拓展這一研究，他開(kāi)始把眼光瞄向移動(dòng)群智感知網(wǎng)絡(luò)層面。由他申請(qǐng)的項(xiàng)目課題，已經(jīng)獲得國(guó)家自然科學(xué)基金“優(yōu)秀青年科學(xué)基金”支持。

傳統(tǒng)由基站提供服務(wù)的有組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，單一節(jié)點(diǎn)間的鏈接能力較弱，在弱連接廣泛存在的情況下，通信傳輸日漸艱難。因此，基于特定傳感器的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越不適應(yīng)信息大爆炸的現(xiàn)代社會(huì)，變革已經(jīng)成必然。

正所謂一花獨(dú)放不是春，百花齊放春滿園。社會(huì)的快速發(fā)展，正要求群策群力。

群智感知的概念即發(fā)源于此，其關(guān)鍵是利用大量無(wú)意識(shí)協(xié)作，低干擾和低負(fù)擔(dān)的非專(zhuān)業(yè)感知源來(lái)獲取信息，具有廣泛的應(yīng)用性，國(guó)際社會(huì)紛紛邁開(kāi)了群智感知網(wǎng)絡(luò)研究的腳步。但很快發(fā)現(xiàn)，群智感知網(wǎng)絡(luò)研究過(guò)程中，面臨著網(wǎng)絡(luò)差異性大、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)質(zhì)量低劣、數(shù)據(jù)異常等諸多難題。

基于此，劉云淮從移動(dòng)群智感知網(wǎng)絡(luò)的新特性出發(fā)，加入人類(lèi)行為元素，探索弱連接下群智感知網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和拓?fù)淇刂品椒ǎo(wú)意識(shí)協(xié)作的通信增強(qiáng)機(jī)制，創(chuàng)新恰當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)協(xié)同技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)可靠通信，以促進(jìn)群智感知網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用發(fā)展。此項(xiàng)課題的研究，將從宏觀上滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展需求，促進(jìn)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的快速進(jìn)步，有利于信息安全及共享網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。同時(shí)，在微觀上也利于個(gè)人隱私信息的保護(hù)。

第6篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：機(jī)車(chē)，安全，導(dǎo)航

 

隨著萊鋼生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，萊鋼運(yùn)輸部機(jī)車(chē)也隨之增加，運(yùn)輸生產(chǎn)越來(lái)越繁忙，鐵路線狀況越來(lái)越復(fù)雜，為了對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)控制和監(jiān)督，提高機(jī)車(chē)的行車(chē)安全，我部引進(jìn)了機(jī)車(chē)安全導(dǎo)航系統(tǒng),為調(diào)車(chē)作業(yè)的現(xiàn)代化管理提供先進(jìn)、可靠的技術(shù)手段。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

本系統(tǒng)集調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃無(wú)線傳輸、機(jī)車(chē)運(yùn)行安全防護(hù)、無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)車(chē)速度及位置的動(dòng)態(tài)跟蹤、機(jī)車(chē)工況數(shù)據(jù)采集等功能于一體。

為保證地面中央處理系統(tǒng)與機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端之間無(wú)線通訊的實(shí)時(shí)性，以及盡可能的減少無(wú)線通訊的盲點(diǎn)區(qū)域，在每個(gè)站場(chǎng)設(shè)置一套地面中央處理系統(tǒng)。設(shè)置在各個(gè)站場(chǎng)的地面中央處理系統(tǒng)之間通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)與貨物車(chē)輛實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)及接口機(jī)連接。論文格式。地面中央處理系統(tǒng)與安裝在各機(jī)車(chē)上的機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線雙向通訊，用以傳遞站場(chǎng)畫(huà)面信息、調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃單、機(jī)車(chē)速度及位置等相關(guān)動(dòng)態(tài)信息。

2.系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備組成

機(jī)車(chē)安全導(dǎo)航系統(tǒng)分為地面中央處理系統(tǒng)和機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端兩大部分組成。論文格式。

2.1地面中央處理系統(tǒng)

地面中央處理系統(tǒng)包括室內(nèi)和室外兩個(gè)部分。室內(nèi)部分主要包括由兩臺(tái)運(yùn)算能力較強(qiáng)的主機(jī)組成雙機(jī)熱備系統(tǒng)，UPS電源，一個(gè)數(shù)傳電臺(tái)及天線，一臺(tái)GPS接收器及天線等。室外部分包括地面應(yīng)答器和與之配套的連接線纜等設(shè)備組成,如圖1所示。

2.2機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端

機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端由車(chē)載主機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)、機(jī)車(chē)工況數(shù)據(jù)采集儀、10.4寸液晶顯示屏、操作用小鍵盤(pán)、車(chē)載GPS接收器、錄音話筒、車(chē)載無(wú)線調(diào)車(chē)等主要設(shè)備組成,如圖2所示。

3.系統(tǒng)主要功能

3.1實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤和定位功能（1）在機(jī)車(chē)顯示屏上動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示本機(jī)車(chē)位置信息；（2）在機(jī)車(chē)顯示屏上動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示前方信號(hào)狀態(tài)和距離，當(dāng)機(jī)車(chē)進(jìn)入指定安全區(qū)域時(shí)，將會(huì)有語(yǔ)音信息提示前方信號(hào)燈狀態(tài)和安全報(bào)警信息；（3）在機(jī)車(chē)顯示屏上動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示機(jī)車(chē)速度、柴機(jī)轉(zhuǎn)速、總缸氣壓、列車(chē)管壓、制動(dòng)缸壓、手柄位置等相關(guān)信息；（4）對(duì)機(jī)車(chē)駕駛室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)錄音，如：正、副駕駛的呼喚應(yīng)答信息；司機(jī)與調(diào)車(chē)員、連接員、調(diào)度員之間的語(yǔ)音通訊信息等；（5）當(dāng)有兩輛（或以上）機(jī)車(chē)進(jìn)入同一股道時(shí)，將向本股道所有機(jī)車(chē)實(shí)時(shí)傳遞相對(duì)距離，并以圖形化顯示機(jī)車(chē)相對(duì)位置，當(dāng)機(jī)車(chē)距離小于指定安全距離時(shí)，將以語(yǔ)音提示安全警告信息；（6）在調(diào)監(jiān)系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示全場(chǎng)機(jī)車(chē)位置信息3.2安全防護(hù)功能（1）防止調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)車(chē)列冒進(jìn)禁止顯示的阻擋信號(hào)機(jī)。論文格式。（2）防止調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)車(chē)列越過(guò)站場(chǎng)規(guī)定的停車(chē)點(diǎn)（一度停車(chē)位，分區(qū)點(diǎn)，站界等）。（3）控制車(chē)列在盡頭線安全距離前方停車(chē)。4）防止調(diào)車(chē)作業(yè)車(chē)列運(yùn)行速度超過(guò)道岔、線路、特殊車(chē)輛等允許的最高限速。（5）防止連掛作業(yè)時(shí)超過(guò)連掛作業(yè)允許的最高速度。3.3調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃傳輸功能（1）自動(dòng)讀取并發(fā)送調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃到相應(yīng)機(jī)車(chē)上；（2）機(jī)車(chē)顯示屏上可顯示接收到的調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃。

3.4人機(jī)交互功能（1）在車(chē)載顯示器和車(chē)務(wù)終端上實(shí)時(shí)顯示：在指定范圍內(nèi)實(shí)時(shí)顯示同一股道上其他機(jī)車(chē)位置和本機(jī)位置。以站場(chǎng)圖形方式實(shí)時(shí)顯示行、調(diào)車(chē)作業(yè)狀況。以圖標(biāo)方式實(shí)時(shí)跟蹤顯示調(diào)車(chē)車(chē)列在調(diào)車(chē)作業(yè)區(qū)的位置。以文本方式實(shí)時(shí)顯示調(diào)車(chē)作業(yè)關(guān)鍵狀態(tài)信息。（2）在車(chē)載顯示器上實(shí)時(shí)顯示本作業(yè)車(chē)列前方信號(hào)狀態(tài)、調(diào)車(chē)限速、防護(hù)距離和平調(diào)信號(hào)控制命令。（3）司機(jī)通過(guò)小鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)調(diào)車(chē)作業(yè)單查詢(xún)、勾作業(yè)確認(rèn)等操作。（4）車(chē)務(wù)值班人員通過(guò)車(chē)務(wù)終端鍵盤(pán)或鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)調(diào)車(chē)作業(yè)通知單錄入、編輯和打印等功能。（5）通過(guò)車(chē)載主機(jī)喇叭向司機(jī)發(fā)出語(yǔ)音提示、報(bào)警音響。

3.5記錄處理功能（1）在地面主機(jī)、車(chē)載主機(jī)和監(jiān)控裝置主機(jī)中分別記錄并保存調(diào)車(chē)作業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息。（2）通過(guò)轉(zhuǎn)儲(chǔ)設(shè)備可以將車(chē)載主機(jī)和監(jiān)控裝置主機(jī)中記錄的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到地面設(shè)備，進(jìn)行分析處理。（3）在車(chē)務(wù)終端上可以對(duì)調(diào)車(chē)作業(yè)的歷史記錄進(jìn)行回放和查詢(xún)檢索。4.主要功能實(shí)現(xiàn)的原理

4.1實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤和定位功能（1）機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端通過(guò)車(chē)載GPS接收器實(shí)時(shí)接收到本機(jī)車(chē)的坐標(biāo)位置，并同時(shí)通過(guò)無(wú)線方式實(shí)時(shí)接收地面GPS的坐標(biāo)位置，通過(guò)差分計(jì)算后可獲得機(jī)車(chē)準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置，并將此坐標(biāo)位置由無(wú)線方式傳回地面中央處理系統(tǒng)。（2）地面中央處理系統(tǒng)把從貨車(chē)實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)和接口機(jī)獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)合成加工后通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送到機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端，機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端結(jié)合本機(jī)車(chē)的GPS坐標(biāo)位置即可在顯示屏上動(dòng)態(tài)顯示站場(chǎng)畫(huà)面及機(jī)車(chē)位置、速度等相關(guān)信息。（3）在某些關(guān)鍵位置設(shè)置地面應(yīng)答器。當(dāng)機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)地面應(yīng)答器進(jìn)入該股道時(shí)，從應(yīng)答器獲得機(jī)車(chē)所處的位置信息，系統(tǒng)從這個(gè)位置開(kāi)始對(duì)機(jī)車(chē)隨后的運(yùn)行軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。當(dāng)機(jī)車(chē)退出該股道并經(jīng)過(guò)應(yīng)答器時(shí)，系統(tǒng)結(jié)束實(shí)時(shí)跟蹤，待機(jī)車(chē)再次經(jīng)過(guò)地面應(yīng)答器進(jìn)入該股道時(shí)重新開(kāi)始新一輪的實(shí)時(shí)跟蹤。（4）地面中央處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收各機(jī)車(chē)的位置、速度等相關(guān)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)合成加工后可在調(diào)監(jiān)系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)顯示機(jī)車(chē)的相關(guān)信息。（5）系統(tǒng)可根據(jù)GPS、地面應(yīng)答器、微機(jī)聯(lián)鎖及貨車(chē)實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)的相關(guān)信息等多方面實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)的動(dòng)態(tài)跟蹤和定位。假如其中某一部分出現(xiàn)短暫故障，系統(tǒng)仍可對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤和定位。

4.2安全防護(hù)功能（1）同一股道機(jī)車(chē)防撞

①根據(jù)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)傳入的地面信號(hào)狀況，判斷有機(jī)車(chē)A和機(jī)車(chē)B進(jìn)入同一股道作業(yè)，或是機(jī)車(chē)A和機(jī)車(chē)B同時(shí)進(jìn)入干線，地面中央處理系統(tǒng)將把從機(jī)車(chē)A和機(jī)車(chē)B接收到的位置、速度等信息實(shí)通過(guò)無(wú)線方式實(shí)時(shí)發(fā)送給機(jī)車(chē)B和機(jī)車(chē)A ；②車(chē)A和機(jī)車(chē)B接收到本股道上其他機(jī)車(chē)的位置、速度等相關(guān)信息后，在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示本機(jī)車(chē)及對(duì)方機(jī)車(chē)的位置，以及兩機(jī)車(chē)之間距離和相對(duì)速度。

（2）防止調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)車(chē)列冒進(jìn)禁止顯示的阻擋信號(hào)機(jī)

當(dāng)某機(jī)車(chē)在進(jìn)入道岔指定的安全警戒區(qū)域后，地面中央處理系統(tǒng)會(huì)把機(jī)車(chē)前方地面信號(hào)和機(jī)車(chē)與信號(hào)機(jī)間距離等相關(guān)信息發(fā)送給機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端，車(chē)載主機(jī)軟件以圖形界面和語(yǔ)音提示等來(lái)對(duì)司機(jī)提出友好警示，并根據(jù)公式算出車(chē)輛是否需要減速，如需要會(huì)給予語(yǔ)音和圖形提示；當(dāng)車(chē)輛需減速或停止時(shí)，但車(chē)輛還繼續(xù)前進(jìn)，車(chē)內(nèi)自動(dòng)安全系統(tǒng)將會(huì)報(bào)警，并根據(jù)情況自動(dòng)停。

4.3調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃傳輸功能（1）地面中央處理系統(tǒng)定時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取調(diào)度員下達(dá)的調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃，并通過(guò)無(wú)線方式將調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃發(fā)送到相應(yīng)的機(jī)車(chē)上.（2）當(dāng)機(jī)車(chē)上接收到調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃時(shí)，會(huì)有語(yǔ)音提示司機(jī)確認(rèn)接收，接收到的調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃可直觀的在顯示屏上顯示。（3）機(jī)車(chē)移動(dòng)信息終端可將機(jī)車(chē)接收到調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃的時(shí)間以及整張調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃單的完成時(shí)間傳回地面中央處理系統(tǒng)

5. 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在萊鋼軋鋼站3臺(tái)機(jī)車(chē)上安裝機(jī)車(chē)安全導(dǎo)航系統(tǒng)后的使用情況來(lái)看，機(jī)車(chē)安全導(dǎo)航系統(tǒng)可以顯著提高機(jī)車(chē)調(diào)車(chē)作業(yè)效率，增加機(jī)車(chē)作業(yè)人員在作業(yè)過(guò)程中的安全性，并大幅降低了機(jī)車(chē)的各項(xiàng)損耗，有效降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)，飛播造林，應(yīng)用

 

GPS通常稱(chēng)為“全球定位系統(tǒng)”，它能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量地球表面點(diǎn)的座標(biāo)。在飛播的設(shè)計(jì)、導(dǎo)航、及成苗成效調(diào)查中，有著廣泛的應(yīng)用。并具有如下優(yōu)點(diǎn)：方法科學(xué)、應(yīng)用方便、節(jié)省成本。論文參考網(wǎng)。

一、GPS在飛播調(diào)查設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、應(yīng)用于縣區(qū)播區(qū)的初選與踏勘

在縣區(qū)年度擬播計(jì)劃的基礎(chǔ)上，利用擬播區(qū)域的地形圖，根據(jù)圖面地形與地類(lèi)，在圖上進(jìn)行框選，算出框選播區(qū)各角點(diǎn)的大地坐標(biāo)。

利用本地的GPS初始化數(shù)據(jù)，對(duì)擬用手持式GPS導(dǎo)航儀進(jìn)行初始化。再到框選的擬播現(xiàn)地，利用地形及播區(qū)各角點(diǎn)的大地坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)播區(qū)實(shí)地查看，并最后選定播區(qū)。

2、飛播施工時(shí)用GPS儀做為飛行導(dǎo)航

在飛播施工中，以設(shè)計(jì)文件為依據(jù)，將擬播播區(qū)的各航點(diǎn)大地坐標(biāo)輸入到飛行用GPS導(dǎo)航儀中，飛播時(shí)，播區(qū)每架次每播帶的壓標(biāo)飛行，就由該GPS導(dǎo)航。

3、飛播施工時(shí)在現(xiàn)地地面接種中的應(yīng)用

飛播施工時(shí)，在播區(qū)現(xiàn)地，根據(jù)播區(qū)接種線位置，算出各架次各播帶的擬設(shè)接種位置的大地坐標(biāo)，并輸入到現(xiàn)地用GPS儀中，根據(jù)地形及GPS儀找到相應(yīng)位置，并放置好接種樣布。從而更好地保證接種的質(zhì)量及接種正常進(jìn)行。

4、在播區(qū)成苗成效調(diào)查中的應(yīng)用

用成數(shù)抽樣法，先布置好播區(qū)調(diào)查線，再以播區(qū)調(diào)查線在圖上的位置，以及調(diào)查樣方數(shù)的多少，算出各調(diào)查樣方的大地坐標(biāo),并輸入到GPS儀中，再根據(jù)地形和GPS儀找點(diǎn)設(shè)樣方查苗。論文參考網(wǎng)。

這樣進(jìn)行調(diào)查，點(diǎn)位正確、選點(diǎn)容易。有利于成苗成效的調(diào)查質(zhì)量。

二、GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航在飛播造林中應(yīng)用前景

GPS在飛播造林中的應(yīng)用，歷經(jīng)十年，已經(jīng)取得了顯著的效果。論文參考網(wǎng)。

隨著GPS儀精度的提高，以及GPS儀與計(jì)算機(jī)接口的拓展、GPS儀本身存貯容量的進(jìn)一步增加；計(jì)算機(jī)無(wú)線通訊技術(shù)的存在的發(fā)展。設(shè)想，機(jī)場(chǎng)、飛機(jī)上、接種地面三地實(shí)時(shí)控制飛播施工的時(shí)代即將到來(lái)！

第8篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞:WISHBONE;FPGA;片上系統(tǒng);IP核

中圖分類(lèi)號(hào):TP302.2; TP338.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)31-0000-00

Design of Sensor Control System on Chip Based on Wishbone

HUANG Wang-hua1, LIU Yi-jun2

(1.Guangdong Textile Polytechnic,Foshan 528041,China;2.Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)

Abstract: The paper has designed a sensor control system IP core based on the analysis of traditional sensor node structure,which is under WISHBONE standard.This IP core has been carried out in Xilinx's Spantan 3 series FPGA chip successfully. First of all the paper designs the sensor node control system frame,in which SHT7X is a sensor module and CC2420 is a wireless communication module, and then it inrtoduces the detaile design of sub modules, including the MCU, interface modules and the system connecte module, all these modules are under WISHBONE Bus standard. Finally, after synthesizeing ,implementing and programming,the result shows that the IP core only uses 625 Slices, and its highest frequency is up to 78.740MHz.

Key words: WISHBONE;FPGA;SoC;IP core

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一,它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[1]。目前,傳統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、信號(hào)調(diào)理、ADC、微處理器、電源、無(wú)線通訊和天線組成。這種傳感器節(jié)點(diǎn)最大的特點(diǎn)是電路模塊化、體積較大、功耗也不低。近幾年來(lái),隨著FPGA和SoC技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)逐漸由板級(jí)向芯片級(jí)設(shè)計(jì)過(guò)渡。本論文就在FPGA芯片上傳感器控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)采用了WISHBONE總線標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)調(diào)試功能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

1 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和WISHBONE總線簡(jiǎn)介

傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由一定數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搭建起來(lái),根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用要求的不同選擇監(jiān)測(cè)不同數(shù)據(jù)的傳感器。目前,傳統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、信號(hào)調(diào)理、ADC、微處理器、電源、無(wú)線通訊和天線組成。傳感器主要完成數(shù)據(jù)采集,其類(lèi)型由被監(jiān)測(cè)的物理信號(hào)的形式?jīng)Q定。ADC主要完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的變換,通常市面上的傳感器模塊都集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。微處理器主要完成數(shù)據(jù)處理和操作控制,通常采用低功耗的,如MicroChip公司的PIC系列等。通訊單元主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳遞,一般由低功耗、短距離的無(wú)線通信模塊組成。

Wishbone[2]總線是一種開(kāi)源的片上總線標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)由OPENCODES組織維護(hù)。該總線采用了主/從結(jié)構(gòu),由主部件發(fā)起每次與從部件之間的數(shù)據(jù)傳輸,支持常見(jiàn)的四種IP核聯(lián)接方式,包括:點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、數(shù)據(jù)流、共享總線和交叉開(kāi)關(guān)。

2 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

因該設(shè)計(jì)所涉及的傳感器節(jié)點(diǎn)主要以監(jiān)測(cè)大氣溫度和濕度為目的,為了提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度和減少功耗,節(jié)點(diǎn)采用了瑞士SENSIRION公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字溫濕度傳感器SHT7X系列傳感器。該模塊為插針型,方便傳感器的安裝和系統(tǒng)調(diào)試。同時(shí)為了方便自適應(yīng)組建網(wǎng)絡(luò),本傳感器節(jié)點(diǎn)采用CC2420作為無(wú)線通信模塊。該無(wú)線通信模塊可以通過(guò)4線SPI總線(SI、SO、SCLK、CSn)設(shè)置芯片的工作模式,并實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)緩存數(shù)據(jù)、讀/寫(xiě)狀態(tài)寄存器等。通過(guò)控制FIFO和FIFOP管腳接口的狀態(tài)可設(shè)置發(fā)射/接收緩存器。

傳感器節(jié)點(diǎn)控制模塊的設(shè)計(jì)直接影響著整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。該文利用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)的控制模塊,模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

該片上系統(tǒng)主要由一個(gè)8位的MCU,片內(nèi)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)RAM,WISHBONE總線控制器和各外設(shè)控制器IP核組成。其中MCU IP核主要負(fù)責(zé)整個(gè)片上系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理,該MCU采用PIC16C5X系列的33條經(jīng)典控制指令[3],根據(jù)FPGA芯片的特點(diǎn)和應(yīng)用的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)。RAM IP核主要用來(lái)存放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),該IP核由FPGA芯片的RAM塊組成。各外設(shè)控制器IP核,主要負(fù)責(zé)根據(jù)外設(shè)接口類(lèi)型,將內(nèi)部平行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成相就的數(shù)據(jù)格式,比如LCD-WISHBONE接口IP核,將內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)值根據(jù)數(shù)碼管進(jìn)行編碼;UART-WISHBONE接口IP核將內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的平行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)波特率的UART串行數(shù)據(jù),等等。以上IP核不管是MCU IP核還是接口控制器IP核都用WISHBONE片上系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)格化。最后通過(guò)WISHBONE總線將各功能IP核模塊連接起來(lái),各IP核訪問(wèn)總線由總線控制模塊控制。

3 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)

3.1 微控制器IP核

該IP核采用傳統(tǒng)的LOAD/STORE結(jié)構(gòu),即指令操作數(shù)基本來(lái)自寄存器,運(yùn)算結(jié)束后結(jié)果也放回寄存器中,指令執(zhí)行前要先提取數(shù)據(jù),指令結(jié)束后要結(jié)果存儲(chǔ)好。整個(gè)系統(tǒng)由控制器根據(jù)指令控制其它單元的操作,如取址、取數(shù),ALU運(yùn)算等。

MCU IP核在Syscon模塊時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下,首先指令寄存器根據(jù)PC值取出指令,這就是取指階段。接下來(lái)是譯碼器對(duì)指令進(jìn)行譯碼,并從存儲(chǔ)器中取出操作數(shù)。然后ALU根據(jù)譯碼結(jié)果對(duì)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算,最后寫(xiě)回存儲(chǔ)器或輸出結(jié)果。IP核接口采用WISHBONE標(biāo)準(zhǔn),其中地址標(biāo)志位用于選擇外設(shè)。

3.2 IIC-WISHBONE控制器IP核

IIC(Inter-Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線式串行總線標(biāo)準(zhǔn),用于連接微控制器及其設(shè)備[4]。該控制器IP核主要用于連接濕溫感應(yīng)器SHT7X,通過(guò)本IP核將感應(yīng)器的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8位并行數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換過(guò)程中,通過(guò)對(duì)一系列寄存器的操作,可以設(shè)置器件速度,控制操作,接收傳輸數(shù)據(jù)等。該IP核采用了字節(jié)傳輸控制模式,在感應(yīng)器時(shí)鐘的觸發(fā)下,從感應(yīng)器中讀取采集的數(shù)據(jù),當(dāng)數(shù)據(jù)緩存器滿時(shí),即鎖定,并通過(guò)命令寄存器,請(qǐng)求占用總線,直到MCU響應(yīng)。這樣就完成了以次數(shù)據(jù)采集。

3.3 SPI-WISHBONE接口

SPI(Serial Parallel Bus)總線是由Motorola公司提出的,可以允許外設(shè)以串得方式與MCU進(jìn)行通信的一個(gè)總線[5]?？偩€是一種高速的、全雙工、同步的通信總線,并且只由4條信號(hào)線組成,分別是:SCLK(時(shí)鐘線)、/CS(片選線)、SDO(數(shù)據(jù)輸出線)和SDI(數(shù)據(jù)輸入線)。該IP核主要用于連接無(wú)線模塊CC2420,將經(jīng)MCU處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)該IP核傳遞給CC2420。

3.4 UART-WISHBONE接口

UART(即Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通用異步收發(fā)器)是廣泛使用的串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。UART允許在串行鏈路上進(jìn)行全雙工的通信。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用到UART接口來(lái)進(jìn)行通信,將UART功能集成到SoC設(shè)計(jì)中從而簡(jiǎn)化了電路,縮小了面積,還充分利用芯片剩余邏輯單元。UART主要由UART內(nèi)核、信號(hào)監(jiān)測(cè)器、移位寄存器、波特率發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、總線先擇器和奇偶校驗(yàn)器總共七個(gè)模塊組成。主要部分功能介紹如下:UART內(nèi)核主要完成控制周?chē)渌糠衷谑瞻l(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的操作;信號(hào)監(jiān)測(cè)器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一有新的數(shù)據(jù)立即通知UART內(nèi)核;總線選擇用于選擇奇偶校驗(yàn)的輸入是數(shù)據(jù)發(fā)送總線還是數(shù)據(jù)接收總線。

4 系統(tǒng)集成

通過(guò)前面?zhèn)€IP核的設(shè)計(jì)、測(cè)試和電路優(yōu)化,接下來(lái)主要是將各IP核集成起來(lái)。在IP核設(shè)計(jì)過(guò)程中已對(duì)IP核接口進(jìn)行WISHBONE標(biāo)準(zhǔn)化。為了將多個(gè)WISHBONE總線接口標(biāo)準(zhǔn)的各IP核連接成一個(gè)片上系統(tǒng),WISHBONE總線標(biāo)準(zhǔn)主要有四種聯(lián)接方式,包括端對(duì)端、數(shù)據(jù)流、共享和交叉總線。本設(shè)計(jì)主要考慮到系統(tǒng)外設(shè)數(shù)量較少,同時(shí)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求不高,為了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便,本設(shè)計(jì)采用共享式互聯(lián)方式[6]。

總線控制模塊根據(jù)主設(shè)備(MCU)輸出的地址高四位進(jìn)行選擇從設(shè)備,在本系統(tǒng)中,從設(shè)備可以擴(kuò)展到16個(gè)。主設(shè)備輸出的低四位地址為各接口控制器IP核內(nèi)的寄存器地址,用于暫存操作命令和數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)綜合/實(shí)現(xiàn)/調(diào)試

在完成系統(tǒng)集成的功能測(cè)試后,就可將設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合實(shí)現(xiàn)。綜合是指將電路的高級(jí)語(yǔ)言(VHDL、 Verilog、 SystemVerilog等)或原理圖轉(zhuǎn)換成低級(jí)的,可與CPLD/FPGA相映射的網(wǎng)表文件,就是按照某種規(guī)定描述電路的基本組成和如何相互連接的文件[7]。

綜合前主要是設(shè)定設(shè)計(jì)的約束,包括引腳和時(shí)鐘等。然后在ISE自帶的高性能的綜合工具中進(jìn)行綜合,最后綜合結(jié)果顯示該系統(tǒng)IP核只占用了625各Slice,僅用了器件3%的資源,同時(shí)時(shí)鐘也達(dá)到了約束要求,具體情況如圖2所示。

綜合后占用FPGA資源情況如下:

Number of Slices: 625 out of166403%

Number of Slice Flip Flops:510 out of332801%

Number of 4 input LUTs:1115out of332803%

Number of bonded IOBs: 20 out of 519 3%

Number of BRAMs:3 out of84 3%

Number of GCLKs:4 out of2416%

IP核時(shí)序情況如下:

Minimum period: 12.700ns (Maximum Frequency: 78.740MHz)

Minimum input arrival time before clock: 5.166ns

Maximum output required time after clock: 11.848ns

隨后進(jìn)行實(shí)現(xiàn),通過(guò)ISE自帶工具查看布局布線情況,可以發(fā)現(xiàn)主要分布在BANK2,且較集中。然后利用Generate Programming File命令生成BIT位流文件,最后用編程工具iMPACT將位流文件直接下載到FPGA芯片中,通過(guò)對(duì)運(yùn)行情況的分析,設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定要求。

6 小結(jié)

該文主要完成了基于WISHBOEN總線的片上傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括MCU、IIC接口、ISP接口和URAT接口,以及對(duì)采用WISHBONE總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化。然后通過(guò)共享式總線控制模塊將各IP核聯(lián)接起來(lái)。最后將系統(tǒng)IP核下載到Spartan-3A DSP 1800A開(kāi)發(fā)板進(jìn)行了調(diào)試,設(shè)計(jì)基本達(dá)到要求。

參考文獻(xiàn):

[1] 敦旭峰,田豐,孫小平.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的研究與設(shè)計(jì)[J].沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,24(5):61-64.

[2] Microchip Technology Inc.PIC16C5X Datasheet[Z].1998.

[3] 陳穗光,葛建華.I2C總線接口協(xié)議設(shè)計(jì)及FPGA的實(shí)現(xiàn)[J].山西電子技術(shù),2006(6):37-38.

[4] 孫豐軍,余春暄.SPI串行總線接口的VERILOG實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2005,16(20):105-107.

第9篇：無(wú)線通訊技術(shù)論文范文

機(jī)器人誕生于20世紀(jì)，發(fā)展比較快，而且應(yīng)用極其廣泛，應(yīng)用于抗震救災(zāi)，機(jī)械加工生產(chǎn)，科學(xué)研究，國(guó)防中，對(duì)人們的生產(chǎn)生活起到了巨大的影響，在生活與生產(chǎn)中早就成為了必不可少的生產(chǎn)力，加快了人類(lèi)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，促進(jìn)了國(guó)家先進(jìn)生產(chǎn)力的提高，智能機(jī)器人越來(lái)越成為機(jī)器人制造的主流，采用無(wú)線傳播系統(tǒng)，超聲波傳感測(cè)距，無(wú)線技術(shù)傳播系統(tǒng)，能夠使機(jī)器人更加先進(jìn)，越來(lái)越容易被人們應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)起到很大的促進(jìn)作用。

1 履帶式移動(dòng)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)

1.1 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

履帶機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)和五自由度機(jī)械臂兩部分組成。履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩條履帶。五自由度機(jī)械臂由大臂、小臂及手腕構(gòu)成，所有關(guān)節(jié)都由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)諧波減速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。兩自由度云臺(tái)安裝在機(jī)械臂上，云臺(tái)上的攝像機(jī)可完成全方位圖像采集作業(yè)。

1.2 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊都是相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行，協(xié)調(diào)工作。

其中機(jī)器人微控制器系統(tǒng)主要是由多個(gè)單片機(jī)控制器組成，它們負(fù)責(zé)完成傳感器的信息采集、電機(jī)控制以及與遙控計(jì)算機(jī)的通訊三大任務(wù)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器人的動(dòng)作執(zhí)行部分，具體完成機(jī)器人的各個(gè)動(dòng)作，如前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等。

2 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)機(jī)器人的微控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)器人是由一個(gè)5自由度的關(guān)節(jié)式機(jī)械手和一個(gè)2自由度的履帶組成，采用兩級(jí)單片機(jī)控制，5個(gè)從單片機(jī)分別控制5個(gè)步進(jìn)電機(jī)，作為關(guān)節(jié)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，接受主單片機(jī)的指令并執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制等功能。同時(shí)兩履帶的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)需要兩個(gè)從單片機(jī)控制，接受主單片機(jī)的指令，實(shí)現(xiàn)履帶車(chē)轉(zhuǎn)彎前進(jìn)或后退等功能。從單片機(jī)還會(huì)接收極限位置傳感器的信號(hào)，保證各驅(qū)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)在規(guī)定范圍。

2.2 履帶式移動(dòng)機(jī)器人的超聲波感知模塊設(shè)計(jì)

超聲波傳感器具有成本低廉，采集信息速率快，距離分辨率高，質(zhì)量輕、體積小、易于裝卸等優(yōu)點(diǎn)。并且超聲波傳感器在采集環(huán)境信息時(shí)不存在復(fù)雜的圖像匹配技術(shù)，不需要通過(guò)大量的計(jì)算獲得距離數(shù)據(jù)，因此其測(cè)距速度快，實(shí)時(shí)性好。超聲波傳感器測(cè)距模塊的設(shè)計(jì)

超聲波傳感器系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生電路、超聲波接收電路等模塊組成，整個(gè)系統(tǒng)主要是由主單片機(jī)來(lái)控制，從而完成超聲波信號(hào)的發(fā)射與接收。另外本系統(tǒng)設(shè)有接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)的觸發(fā)響應(yīng)以及移動(dòng)機(jī)器人發(fā)出緊急停車(chē)信號(hào)、控制通訊等功能也都是通過(guò)主單片機(jī)SPCE061A來(lái)完成的，在移動(dòng)機(jī)器人中，SPCE061A的UART編程設(shè)置是可編程控制的接口，通過(guò)編程控制設(shè)置通信方式、校驗(yàn)方式、波特率等[1] 。為了對(duì)環(huán)境有充分的了解，獲取足夠的環(huán)境信息，建立有效的環(huán)境模型，必須采用多個(gè)傳感器組成機(jī)器人的感知系統(tǒng)。該履帶式移動(dòng)機(jī)器人擬配備10個(gè)超聲傳感器，在機(jī)器人的前進(jìn)方向按照15度的間隔配置7個(gè)，覆蓋前方105度的區(qū)域，另外三個(gè)分別安裝在正左方、正右方及正后方，可以用來(lái)探測(cè)穿過(guò)狹窄通道時(shí)的環(huán)境信息。激發(fā)換能器產(chǎn)生超聲波信號(hào)[2] 。

這套遙控系統(tǒng)由遙控計(jì)算機(jī)、移動(dòng)機(jī)器人、數(shù)據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)，圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)組成。圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)將移動(dòng)機(jī)器人前方的攝像頭圖像傳輸?shù)竭b控計(jì)算機(jī)上，合成立體圖像，提供給操作者分析。數(shù)據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)在移動(dòng)機(jī)器人和遙控計(jì)算機(jī)之間傳遞移動(dòng)機(jī)器人的狀態(tài)參數(shù)以及控制命令。

2.3 數(shù)據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遙控計(jì)算機(jī)和機(jī)器人雙向數(shù)據(jù)交換。無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采用基于nRF401無(wú)線通信單片機(jī)的PTR2000微小型、低功耗、高速率19. 2K無(wú)線收發(fā)數(shù)傳MODEM。

首先處于發(fā)射端的遙控計(jì)算機(jī)串行口RTS產(chǎn)生高電平，經(jīng)過(guò)MAX232電平轉(zhuǎn)換（將RS232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平），使PTR2000（1）的TXEN引腳置1，進(jìn)入發(fā)射模式。接著由計(jì)算機(jī)串口TXD將控制指令按照一定的協(xié)議，經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，最后由無(wú)線通信模塊DI端接入并發(fā)射。發(fā)射端的電平轉(zhuǎn)換模塊和PTR2000模塊的電源為普通干電池組，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源會(huì)引起亂碼和傳送距離縮短。處于接收端的PTR2000（2）模塊處于接收模式。收到信號(hào)后，PTR2000（2）模塊通過(guò)DO引腳，將信號(hào)引入單片機(jī)SPCE061A的IOB7。主單片機(jī)是機(jī)器人控制單元與通信模塊PTR2000 （2）的過(guò)渡部分。它負(fù)責(zé)將信號(hào)通過(guò)串口接收，從中提取控制命令及參數(shù)，最后控制各單元。數(shù)據(jù)無(wú)線通訊系統(tǒng)。圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)及立體視頻顯示設(shè)計(jì)

圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)是遙控系統(tǒng)中的重要模塊，為操作人員提供可靠的視覺(jué)信息，我們采用了西安504所的MTVT-91G微波開(kāi)路電視傳輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用衛(wèi)星通訊傳輸技術(shù)開(kāi)發(fā)。履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

履帶式移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件編制主要是主單片機(jī)控制系統(tǒng)的編制。主要包括：主單片機(jī)與無(wú)線通信模塊的通訊程序設(shè)計(jì)，主從單片機(jī)之間的多機(jī)通信程序設(shè)計(jì)以及超聲波傳感模塊的程序設(shè)計(jì)。

2.4 主單片機(jī)與無(wú)線通信模塊串行通訊程序設(shè)計(jì)

主單片機(jī)SPCE061A通過(guò)自帶的通用串行異步收發(fā)器（UART）和無(wú)線傳輸模塊PTR2000完成與遙控計(jì)算機(jī)的通信。串行通信可分為異步傳送方式和同步傳送方式。在此，采用單片機(jī)的異步通信方式。

2.5 通訊程序的設(shè)計(jì)

主單片SPCE061A與無(wú)線傳輸模塊PTR2000的通信程序主要包括：主單片機(jī)SPCE061A的主程序和收發(fā)中斷子程序。機(jī)器人串行 通訊收發(fā)編程

PTR2000模塊與單片機(jī)的連接中，PTR2000模塊的D0和DI分別與單片機(jī)RxD （IOB1）和TxD （IOB0）連接。單片機(jī)可直接通過(guò)將IOB8位置1或置0而將無(wú)線收發(fā)模塊置于發(fā)射或接收狀態(tài).PTR2000的Pin6 （PWR）與SPCE061A的IOB6相連，PTR2000的Pin7（TXEN）與SPCE061A的IOB8相連，CS直接接地。

2.6 超聲波感知系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該超聲波感知系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務(wù)程序和串行通訊程序等三部分組成。串行通訊程序在上節(jié)中己經(jīng)介紹過(guò)，在此主要對(duì)系統(tǒng)軟件的主程序進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

3.結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人采用了主從式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且主單片機(jī)采用了目前性?xún)r(jià)比較高的凌陽(yáng)16位單片機(jī)，相比于常用的8位單片機(jī)，16位單片機(jī)具有更快速的數(shù)據(jù)處理速度。機(jī)器人通過(guò)無(wú)線傳輸模塊與遙控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，相比于僅僅用單片機(jī)控制的機(jī)器人該機(jī)器人能夠利用遙控計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能完成大量復(fù)雜的控制分析功能。而且無(wú)線傳輸系統(tǒng)使得該機(jī)器人能夠有很大的工作空間。特別地，論文所采用的凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)相比于傳統(tǒng)16位單片機(jī)具有更多的功能模塊。

從經(jīng)濟(jì)性考慮，它能夠在一些人類(lèi)無(wú)法適應(yīng)或者危險(xiǎn)的工作條件下在遙控計(jì)算機(jī)的控制下完成工作任務(wù)。由于該機(jī)器人的機(jī)械手臂具有足夠的自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所以即使在惡劣的工作環(huán)境下也同樣能夠精確靈活的完成相應(yīng)動(dòng)作。該機(jī)器人以其靈活性和精確性能夠有效的解決工作中的實(shí)際問(wèn)題，在提高工作效率，減少原料浪費(fèi)，保護(hù)勞動(dòng)者安全等方面具有重大意義，

參考文獻(xiàn)

[1] 譚家玉等.單片機(jī)原理及接口技術(shù)：凌陽(yáng)16位及51系列8位單片機(jī)[M].第2期.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.