本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能鐵鞋狀態(tài)無線監(jiān)督管理系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國幅員遼闊,鐵路線路分布廣泛,停留作業(yè)的車輛眾多,作業(yè)環(huán)境復(fù)雜。對停留的車輛采取必要的防溜措施是保障鐵路安全運輸?shù)闹匾侄?國內(nèi)車站主要是利用鐵鞋固定在鋼軌踏面與車輪之間來防止停留的車輛溜逸。對鐵鞋實施科學(xué)的管理以及提高鐵鞋的利用效率與我國鐵路安全運輸有著密切的聯(lián)系,目前的操作方法是讓鐵路工人每隔一段時間就去火車停留現(xiàn)場檢查鐵鞋的狀態(tài)是否正常。這樣做不但耗時間管理效率不高,而且容易受到鐵路工人的工作態(tài)度是否嚴謹、操作是否規(guī)范等主觀因素的影響。針對這種情況,研制一種既可以避免因人的主觀因素引起的事故,又可以智能化監(jiān)管鐵鞋的系統(tǒng)對我國的鐵路運輸有著深遠的意義。論文通過對國內(nèi)鐵路防溜現(xiàn)狀的分析,提出了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能鐵鞋狀態(tài)無線監(jiān)督管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方案。該設(shè)計方案采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)和超聲波定位技術(shù)相結(jié)合,來實現(xiàn)鐵鞋狀態(tài)的監(jiān)測和定位。ZigBee無線通信技術(shù)具有傳輸可靠、組網(wǎng)靈活、穩(wěn)定性高、實時性好、能耗低的特點,超聲波具有穿透力強、方向性好等特點。這兩個技術(shù)的結(jié)合成為本課題的設(shè)計亮點,通過該設(shè)計方案可以有效地解決傳統(tǒng)設(shè)計方案中鐵鞋定位精度不高的問題。論文主要的研究工作及成果如下:(1)把超聲波測距技術(shù)與TOA定位算法相結(jié)合來達到精確定位的目的,從而有效解決了現(xiàn)有智能鐵鞋定位精度不高的問題。(2)利用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場與監(jiān)控室之間狀態(tài)信息的實時交換,避免了因人為因素引起的各類事故。(3)利用LC0701-3型加速度傳感器來實現(xiàn)防止人為移動鐵鞋的目的,有效地解決了鐵鞋因各種原因發(fā)生遺失的情況。(4)在軟件設(shè)計方面,通過把嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到微控制器C8051F040中簡化系統(tǒng)的開發(fā)過程,同時也利于以后的系統(tǒng)維護與升級。最后,對本系統(tǒng)進行了現(xiàn)場測試。經(jīng)測試表明,系統(tǒng)的各個功能模塊基本達到設(shè)計要求。經(jīng)過進一步完善,該裝置將會通過相關(guān)的技術(shù)認證,在全國鐵路上推廣使用。
【關(guān)鍵詞】：智能鐵鞋 超聲波定位 ZigBee無線傳輸協(xié)議 TOA算法
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U284.63;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-12
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 研究內(nèi)容11-12
• 第二章 ZigBee無線傳輸協(xié)議12-19
• 2.1 ZigBee無線傳輸協(xié)議概述12
• 2.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)的建立12-13
• 2.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)12-13
• 2.2.2 網(wǎng)絡(luò)的建立13
• 2.3 ZigBee無線傳輸協(xié)議結(jié)構(gòu)13-19
• 2.3.1 應(yīng)用層(APL)14
• 2.3.2 網(wǎng)絡(luò)層(NWK)14-15
• 2.3.3 介質(zhì)訪問控制層(MAC)15-17
• 2.3.4 物理層(PHY)17-19
• 第三章 超聲波測距技術(shù)19-21
• 3.1 超聲波概述19-20
• 3.1.1 超聲波的特點19
• 3.1.2 超聲波的產(chǎn)生19-20
• 3.2 超聲波測距原理20-21
• 3.2.1 收發(fā)同體式測距模式20
• 3.2.2 收發(fā)分體式測距模式20-21
• 第四章 鐵鞋監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案21-25
• 4.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計21
• 4.2 總體設(shè)計方案21-22
• 4.3 系統(tǒng)的工作流程22-25
• 第五章 鐵鞋監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)25-39
• 5.1 核心芯片介紹25-27
• 5.1.1 CC253025-26
• 5.1.2 C8051F04026-27
• 5.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件設(shè)計27-31
• 5.2.1 電源模塊設(shè)計27
• 5.2.2 串口通訊模塊27-28
• 5.2.3 功率放大模塊28-29
• 5.2.4 天線介紹29-31
• 5.3 防移動模塊硬件設(shè)計31-34
• 5.3.1 加速度傳感器31
• 5.3.2 電源模塊31-32
• 5.3.3 運放電路32-34
• 5.4 超聲波發(fā)射模塊設(shè)計34-37
• 5.4.1 振蕩電路34-35
• 5.4.2 功率放大電路35
• 5.4.3 控制電路35-37
• 5.5 超聲波接收模塊設(shè)計37-39
• 5.5.1 濾波電路37-38
• 5.5.2 放大電路38-39
• 第六章 鐵鞋監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計與實現(xiàn)39-48
• 6.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計39-41
• 6.1.1 網(wǎng)關(guān)節(jié)點的軟件設(shè)計39-40
• 6.1.2 終端節(jié)點的軟件設(shè)計40-41
• 6.2 移植?C/OS-Ⅱ到微控制器41-44
• 6.2.1 ?C/OS-Ⅱ的移植條件及步驟41-42
• 6.2.2 編寫移植代碼42-43
• 6.2.3 移植測試43
• 6.2.4 內(nèi)存問題43-44
• 6.3 定位算法44-47
• 6.3.1 TOA定位算法45-46
• 6.3.2 RSSI定位算法46
• 6.3.3 AOA定位算法46-47
• 6.4 上位機界面設(shè)計47-48
• 第七章 鐵鞋監(jiān)測系統(tǒng)測試48-55
• 7.1 測距精度測試48-52
• 7.2 定位精度測試52
• 7.3 數(shù)據(jù)接收率與接收信號強度測試52-54
• 7.4 防移動功能測試54-55
• 第八章 總結(jié)55-56
• 8.1 本課題工作總結(jié)55
• 8.2 今后工作展望55-56
• 參考文獻56-58
• 發(fā)表論文和科研情況說明58-59
• 致謝59

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