【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)今世界新一輪科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一,已經(jīng)成為全球各個發(fā)達(dá)國家建設(shè)信息化社會的重要工具。隨著該技術(shù)在智能交通、智能電網(wǎng)、視頻監(jiān)控三大應(yīng)用市場的鋪開,物聯(lián)網(wǎng)末端接入速率需求日益增長,傳統(tǒng)的無線電方式已無法滿足現(xiàn)實(shí)需要,以空間光通信為主的物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù),組網(wǎng)模式靈活多變,通信速率大幅提高,是解決高速物聯(lián)網(wǎng)自組織通信網(wǎng)絡(luò)的新型技術(shù)手段,有著重大的研究意義。APT(Acquisition,Pointing,Tracking)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)空間光通信需要解決的關(guān)鍵問題之一。針對物聯(lián)網(wǎng)傳輸距離短,要求精度高的特點(diǎn),本文提出利用WiFi定位系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)GPS/INS定位系統(tǒng)完成APT初始捕獲過程中位置信息獲取的工作,以彌補(bǔ)GPS/INS定位系統(tǒng)在衛(wèi)星信號遭屏蔽時無法進(jìn)行定位的缺陷,并對APT系統(tǒng)的兩個關(guān)鍵技術(shù)初始捕獲和光斑檢測技術(shù)進(jìn)行了研究。首先提出了WiFi作用下APT初始捕獲的總體方案,介紹了WiFi定位原理與其三維定位算法及初始指向中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程,并對系統(tǒng)進(jìn)行了場外實(shí)驗(yàn),經(jīng)測試200m通信距離內(nèi)獲得的初始捕獲不確定區(qū)域?yàn)?3mrad,同時計(jì)算出采用不同掃描方式時對應(yīng)的平均捕獲時間,并利用Matlab軟件仿真并分析了本課題中影響APT初始捕獲的定位誤差。針對課題中近距離空間光通信APT系統(tǒng)在不同背景環(huán)境下捕獲到的光斑圖像,采用浮動閾值法結(jié)合圓擬合法對白天晴天、白天陰天及夜間三種具有代表性的條件下分別進(jìn)行了多組光斑檢測實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采取的光斑檢測方法可快速準(zhǔn)確地提取出光斑位置及輪廓。
【圖文】：

第二章 短距離空間光通信 APT 系統(tǒng)概述1 場景需求分析本課題的研究是為了解決某廠區(qū)高清視頻實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)大量高清視頻數(shù)據(jù)傳受限問題。如圖 2.1 所示，廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)中含有大量高清視頻監(jiān)控終端節(jié)點(diǎn)，但能量距離太遠(yuǎn)時不能直接和視頻處理中心進(jìn)行通信，通過分簇路由協(xié)議將鄰近區(qū)域組成一個簇，并選出簇頭，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)先將數(shù)據(jù)傳給簇頭(圖中路由器)，，簇頭將數(shù)之后再轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳或直接轉(zhuǎn)發(fā)給視頻處理中心[13]，節(jié)點(diǎn)與簇頭間距離為 500m 不等，簇頭間距離為 200m 至 500m 不等。節(jié)點(diǎn)與簇頭，簇頭與簇頭間通信為無線電通信。但是由于無線電通信速率(IEEE802.11n 標(biāo)準(zhǔn)的最高速率為 300M容量的限制，當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)傳輸十幾 G 甚至幾十 G 高清視頻數(shù)據(jù)至簇頭后，簇頭無線電通信將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳時將消耗大量時間，若繼續(xù)采用無線電方式，率將受限，而且相互間的電磁干擾嚴(yán)重。

劍噼ㄐ潘俾式鄧芟蓿嘌鈀蟻嗷ゼ淶牡绱鷗扇叛現(xiàn)�。�?2.1 廠區(qū)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖2.2 物聯(lián)網(wǎng)光電混合通信總體設(shè)計(jì)方案為了解決 2.1 節(jié)廠區(qū)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題，本課題提出以空間光通信為主、無線電通信為輔的光電混合通信的新型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，致力于大幅提高通信容量及速率，整體架構(gòu)如圖 2.2 所示。節(jié)點(diǎn)與簇頭間通信方式為無線電通信，簇頭與簇頭間通信方式為空間光通信與無線電通信混合通信，首先由無線電鏈路來完成網(wǎng)絡(luò)連接、控制指令等下行傳輸，再利用無線光鏈路完成高速物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)采集的上行通信任務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1;TP391.44

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2710748