隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求越來越高,對傳輸通信技術(shù)的要求也越來越高,而傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù),如組成局域網(wǎng)的2.4GHz的WiFi技術(shù)、藍牙技術(shù)、Zigbee技術(shù)等;組成廣域網(wǎng)的2G/3G/4G等,存在遠距離和低功耗只能選其一的矛盾。針對物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)存在的問題,以LoRa技術(shù)為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)技術(shù)應(yīng)運而生,LoRa技術(shù)具有遠距離、低功耗的特點,有機會打破傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的瓶頸。本文首先介紹了幾種傳統(tǒng)無線通信技術(shù)的發(fā)展歷史和它們的特點,然后對LoRa技術(shù)的基本原理進行介紹,設(shè)計出一種基于LoRa技術(shù)的遠距離低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點。包括節(jié)點的硬件設(shè)計:基于STM8系列微處理器,Semtech公司生產(chǎn)的SX1278系列射頻芯片,集各類傳感器及電池供電方式為一體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點;軟件設(shè)計:包括傳感器信息采集、微處理器數(shù)據(jù)處理、射頻發(fā)射與接收,以及節(jié)點整體低功耗管理;對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點進行了功能測試和性能測試,驗證了所設(shè)計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點具有遠距離、低功耗的工作特性。當通信距離小于1km時,丟包率小于5%;通信距離小于3.5km時,丟包率小于...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 遠距離低功耗無線通信技術(shù)概述
    2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述
        2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)
        2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點的功能模塊組成
    2.2 LoRaWAN概述
        2.2.1 LoRaWAN系統(tǒng)架構(gòu)
        2.2.2 LoRaWAN終端設(shè)備類型
    2.3 LoRa技術(shù)簡介
        2.3.1 LoRa擴頻通信原理
        2.3.2 LoRa技術(shù)概述
        2.3.3 LoRa數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)
        2.3.4 LoRa空中喚醒技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 終端節(jié)點硬件及軟件設(shè)計
    3.1 終端節(jié)點硬件總體設(shè)計方案
    3.2 終端節(jié)點各模塊硬件選型及電路設(shè)計
        3.2.1 MCU模塊芯片選型及電路設(shè)計
        3.2.2 傳感器模塊芯片選型及電路設(shè)計
        3.2.3 射頻模塊芯片選型及電路設(shè)計
        3.2.4 供電模塊電路設(shè)計
        3.2.5 USB轉(zhuǎn)串口模塊電路設(shè)計
    3.3 終端節(jié)點各模塊程序設(shè)計
        3.3.1 終端節(jié)點主程序流程
        3.3.2 數(shù)字式數(shù)字式傳感器軟件設(shè)計
        3.3.3 模擬量傳感器數(shù)據(jù)采集
        3.3.4 UART接口程序設(shè)計
        3.3.5 SX1278芯片初始化程序設(shè)計
        3.3.6 SX1278芯片數(shù)據(jù)收發(fā)程序設(shè)計
    3.4 終端節(jié)點低功耗程序設(shè)計
        3.4.1 MCU模塊
        3.4.2 I/O端口控制
        3.4.3 射頻收發(fā)模塊低功耗設(shè)計
    3.5 本章小結(jié)
第四章 終端節(jié)點的測試
    4.1 終端節(jié)點最終的PCB實物圖
    4.2 終端節(jié)點各模塊功能測試
        4.2.1 電源模塊測試
        4.2.2 I2C總線數(shù)據(jù)采集測試
        4.2.3 串口功能模塊測試
        4.2.4 射頻收發(fā)模塊測試
    4.3 終端節(jié)點低功耗測試
        4.3.1 MCU模塊幾種低功耗模式的電流測量
        4.3.2 傳感器模塊電流測量
        4.3.3 終端節(jié)點電流消耗及電池壽命預(yù)估
    4.4 本章小結(jié)
第五章 終端節(jié)點室外定位應(yīng)用研究
    5.1 WSN節(jié)點定位模型
        5.1.1 三邊定位法
        5.1.2 三角定位法
        5.1.3 極大似然估計定位法
    5.2 終端節(jié)點定位方法
    5.3 基于RSSI測距的終端節(jié)點室外定位算法
    5.4 基于K均值聚類的終端節(jié)點室外定位算法
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況



本文編號：3757506