近年來,微功率無線通信技術逐漸成為智能抄表領域的核心技術。由于目前國內科技公司提供的微功率無線通信技術都有自主知識產權,模塊軟硬件實現(xiàn)方案以及入網測試均對外保密,對國家電網大規(guī)模建設智能電網造成了嚴重的障礙。因此,國家電網北京智芯微電子科技有限公司委托重慶郵電大學新一代寬帶移動通信終端系統(tǒng)團隊開發(fā)符合電網相關標準的系統(tǒng)原型機并且通過入網測試,有利于智芯公司實現(xiàn)智能電表模塊產業(yè)化,從而實現(xiàn)國內微功率無線通信系統(tǒng)技術的全面整合,促進我國智能電網大規(guī)模建設。微功率無線通信系統(tǒng)的實現(xiàn)技術分為軟件開發(fā)、節(jié)點模塊硬件設計和測試驗證三個部分。本文將對這三個部分依次進行研究:1.針對微功率無線通信系統(tǒng)的特點,本文給出了系統(tǒng)軟件設計的總體架構,并分別對協(xié)議棧、嵌入式操作系統(tǒng)、以及其他軟件功能模塊做了詳細的研究。2.節(jié)點模塊的硬件設計主要包含接口電路設計、基帶電路設計、電源管理、無線通信單元設計和天線五個部分,本文采用理論分析、仿真以及具體實現(xiàn)的方式指導硬件每一個部分的設計,最終完成中心節(jié)點模塊、子節(jié)點模塊的硬件設計。3.節(jié)點模塊的測試與驗證由國網冀北電科院計量中心完成,測試主要分為模塊性能測試、協(xié)議一致... 

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第1章 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 國內智能抄表系統(tǒng)發(fā)展歷程
    1.4 國內微功率無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與不足
    1.5 項目研究內容與論文組織結構
        1.5.1 項目主要研究內容
        1.5.2 論文組織結構
第2章 微功率無線通信系統(tǒng)研究概述
    2.1 微功率無線通信系統(tǒng)設計主要內容
    2.2 微功率無線通信系統(tǒng)的設計思想
        2.2.1 系統(tǒng)特點
        2.2.2 體系結構
    2.3 同類技術研究
        2.3.1 Wi-Fi
        2.3.2 OPM技術
        2.3.3 ZigBee
        2.3.4 LoRa
        2.3.5 同類技術指標比較
    2.4 本章小結
第3章 微功率無線通信系統(tǒng)框架設計
    3.1 系統(tǒng)軟硬件設計需求
    3.2 總體架構
    3.3 硬件分析
        3.3.1 硬件設計需求
        3.3.2 通信模塊功能需求
        3.3.3 硬件架構設計
    3.4 軟件分析
        3.4.1 軟件功能模塊
        3.4.2 Protocol Stack功能模塊設計
        3.4.3 嵌入式操作系統(tǒng)分析與選擇
    3.5 本章小結
第4章 節(jié)點模塊硬件詳細設計
    4.1 模塊接口電路分析與設計
    4.2 處理器選型及電路設計
        4.2.1 MCU選型合理分析
        4.2.2 STM32F103 微處理器簡介
        4.2.3 節(jié)點模塊基帶電路設計
    4.3 電源管理單元分析與設計
        4.3.1 供電分析
        4.3.2 電源電路設計
        4.3.3 電源使用效率分析
    4.4 無線通信單元-射頻前端設計
        4.4.1 射頻性能需求分析
        4.4.2 發(fā)射機技術分析與架構選擇
        4.4.3 接收機技術分析與架構選擇
        4.4.4 RF收發(fā)鏈路分析
        4.4.5 RF器件分析
        4.4.6 基于Si4438 芯片的射頻電路設計
        4.4.7 射頻匹配調試
        4.4.8 天線選取與測量
    4.5 節(jié)點模塊PCB設計與制板
        4.5.1 射頻PCB仿真與設計
        4.5.2 節(jié)點模塊PCB設計與實物
        4.5.3 模塊底板設計與制作
    4.6 本章小結
第5章 測試與驗證
    5.1 模塊性能測試
        5.1.1 模塊發(fā)送性能測試
        5.1.2 模塊接收性能測試
        5.1.3 性能測試結果
    5.2 協(xié)議一致性測試
    5.3 模塊組網測試
        5.3.1 組網測試
        5.3.2 模塊組網測試結果
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間從事的科研工作及取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ZigBee和GPRS的無線抄表系統(tǒng)智能終端設計[J]. 皮偉豐,劉玲.  能源與環(huán)保. 2017(09)
[2]LPWA物聯(lián)網技術發(fā)展研究[J]. 田敬波.  通信技術. 2017(08)
[3]LoRa無線網絡技術分析[J]. 趙靜,蘇光添.  移動通信. 2016(21)
[4]用電信息采集系統(tǒng)230MHz無線專網問題分析及對策[J]. 崔迎賓,張衛(wèi)欣,王鑫,劉卿,李禎祥.  電力信息與通信技術. 2016(02)
[5]基于物聯(lián)網的智能停車場管理系統(tǒng)設計及實現(xiàn)[J]. 張素紅,李博,吳飛,楊廣達.  物聯(lián)網技術. 2015(11)
[6]基于Wavenis協(xié)議的無線遠程抄表系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 石偉,朱保林.  湖南工業(yè)大學學報. 2015(02)
[7]基于ARM和WiFi技術的遠程自動抄表系統(tǒng)設計[J]. 楊順,李明明.  計算機測量與控制. 2013(11)
[8]WIFI及其安全性研究[J]. 韓韋.  無線互聯(lián)科技. 2013(01)
[9]網絡化電能質量監(jiān)測系統(tǒng)中的配電線載波通信[J]. 張有兵,翁國慶,曹一家.  電工技術學報. 2010(06)
[10]構建中國智能電網技術思考[J]. 肖世杰.  電力系統(tǒng)自動化. 2009(09)

博士論文
[1]無線傳感器網絡中跨層設計研究[D]. 徐楠.南京理工大學 2012

碩士論文
[1]面向智能電網的低功耗無線抄表模塊設計與實現(xiàn)[D]. 程思源.南昌大學 2016
[2]微功率無線抄表系統(tǒng)的研究與設計[D]. 楊樂.武漢理工大學 2014
[3]寬帶微帶線過渡結構的研究與設計[D]. 陶子文.南京理工大學 2014
[4]微功率無線自組網低壓集中抄表終端設計研究[D]. 譚新.華北電力大學 2012
[5]基于Contiki操作系統(tǒng)的無線傳感器網絡節(jié)點的設計與實現(xiàn)[D]. 盛李立.武漢工程大學 2012
[6]智能電網高級量測體系智能電表的研究[D]. 王長清.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[7]電能量信息采集監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用[D]. 張丁偉.華北電力大學 2011
[8]基于ZigBee技術的無線抄表通信系統(tǒng)的設計[D]. 劉丹娟.華北電力大學（北京） 2010
[9]2.4GHz收發(fā)系統(tǒng)射頻前端研究及關鍵模塊實現(xiàn)[D]. 付揚東.重慶大學 2009
[10]無線傳感器網絡中Euclidean節(jié)點定位算法的改進及其仿真[D]. 李海林.太原理工大學 2008



本文編號：3656419