【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)作為當今世界新一輪科技和經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一,已經(jīng)成為全球各個發(fā)達國家建設(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,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GPS/INS定位系統(tǒng)在衛(wèi)星信號遭屏蔽時無法進行定位的缺陷,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轉(zhuǎn)換過程,并對系統(tǒng)進行了場外實驗,經(jīng)測試200m通信距離內(nèi)獲得的初始捕獲不確定區(qū)域為13mrad,同時計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行了多組光斑檢測實驗,實驗結(jié)果表明采取的光斑檢測方法可快速準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，但能量距離太遠時不能直接和視頻處理中心進行通信，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)點與簇頭間距離為 500m 不等，簇頭間距離為 200m 至 500m 不等。節(jié)點與簇頭，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 標準的最高速率為 300M容量的限制，當多個節(jié)點傳輸十幾 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)。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1;TP391.44

【參考文獻】

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本文編號：2710748