本文關鍵詞：邊境防控體系中無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計與分析

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【摘要】：我國幅員遼闊,陸地邊境線長達2.2萬公里,邊境沿線地理環(huán)境復雜、出入境通道、人行便道不計其數(shù),而擔負人員、交通工具出入境管理職能工作的邊防工作站、邊防派出所,目前主要通過固定值守與人工巡查相結合的方式對出入邊境的邊民與交通工具進行管理,工作強度大,實時性差,難以對眾多出入境便道、小道實施有效管控的問題目益凸顯。2013年,國家邊海防委提出立足信息化建設成果,依托信息獲取和集成融合的現(xiàn)代技術,建立感知全面、管控智能的邊境可視化立體防控體系。在視頻監(jiān)控、雷達、AIS、光電跟蹤系統(tǒng)的基礎上,通過部署多種類、多數(shù)量的復合微型傳感器形成聯(lián)動系統(tǒng),進一步豐富和完善當前邊境防控感知技術,嚴密邊境管控,實現(xiàn)“事前預警、目標跟蹤、事件處置”的防控工作要求。在邊境防控體系的規(guī)劃設計中,如何將指定區(qū)域眾多微型傳感器獲取的信息及時回傳處理、精確定位、智能預警,整個體系中的通信網(wǎng)絡尤其是無線傳感通信網(wǎng)絡的選擇與實現(xiàn)是一個技術關鍵。本論文旨在通過對全國邊防重點、特征性區(qū)域邊境防控任務通信需求的分析,對目前主要短距通信技術與性能的比較,規(guī)劃甄選出適合于全國邊境防控體系建設的微型傳感器通信網(wǎng)絡技術,破解項目建設中的技術難點,探索和推進邊境管控智能化工作,實現(xiàn)人流、物流、信息流由粗放管理向精細化、智能化、標準化、自動化遠程管理的轉變,全面提升邊境管控效率和邊境管理水平。論文在對云南邊境防控無線傳感系統(tǒng)進行設計、規(guī)劃和建設的基礎上,通過對應用中存在問題的分析,提出了一種新的在具有監(jiān)控功能的非堅持CSMA協(xié)議的基礎上,采用二叉樹型沖突分解的算法,它能夠降低系統(tǒng)的碰撞率,改善系統(tǒng)使用效果,并對課題研究成果的現(xiàn)實作用和應用前景進行分析和展望。論文的研究內容包括四個部分：第一部分,對國家邊境防控體系建設的背景和現(xiàn)狀進行了概述,對邊境防控體系中的無線傳感器網(wǎng)絡需要實現(xiàn)的功能和擔負的任務進行了定義,對無線傳感器網(wǎng)絡的應用領域以及國內外在邊境管理中的應用進行了簡介。在此基礎上,重點闡述了本論文研究內容的來源,提出本文的研究課題。第二部分,在對邊境防控系統(tǒng)建設的目的和意義進行詳細論述的基礎上,結合云南邊境管理實際,對系統(tǒng)建設架構進行了規(guī)劃設計,討論了邊境防控各個分系統(tǒng)的組成和實現(xiàn)方法、軟件平臺架構和實現(xiàn)功能。在對邊境防控網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)分析和設計時,特別指出網(wǎng)絡系統(tǒng)構成中的遠距無線傳感通信部分對于邊防管理部門還是一個嶄新的應用領域,導入后續(xù)章節(jié)的進一步研究和分析。第三部分,通過對全國邊防重點、特征性區(qū)域邊境防控任務通信需求的分析,對目前主要短距通信技術與性能的比較,甄選出適合于全國邊境防控體系建設的微型傳感器通信網(wǎng)絡技術,并對選擇采用ZigBee技術的邊境防控無線傳感通信網(wǎng)進行了規(guī)劃。通過對規(guī)劃方案的項目實施,在實際應用中發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)存在的不足,并在路由協(xié)議和MAC協(xié)議層面對發(fā)現(xiàn)問題進行了分析。第四部分,采用平均周期的方法,在二叉樹型沖突分解的具有監(jiān)控功能的非堅持CSMA協(xié)議的基礎上,推導出協(xié)議吐吞量等相關指標的精確數(shù)學表達式,并進行仿真驗證,得出仿真結果與理論值一致性的結論,經(jīng)過對改進模型的分析,采用二叉樹型沖突分解的算法,降低系統(tǒng)的碰撞率,使提出新協(xié)議的吞吐量得到了明顯的改善,探討了研究成果解決邊境防控系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡建設中存在問題的實用性。
【關鍵詞】：邊境管理 無線傳感器網(wǎng)絡 隨機多址 ZigBee 沖突分解
【學位授予單位】：云南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 概論9-19
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 目的意義10-11
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 無線傳感通信網(wǎng)絡歷程11-12
• 1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)特點與技術發(fā)展12-14
• 1.3.3 無線傳感器網(wǎng)絡的應用領域14-15
• 1.3.4 國內外邊境管理中無線傳感器網(wǎng)絡應用狀況15-16
• 1.3.5 邊境防控體系中無線傳感器網(wǎng)絡應用亟待解決的問題16-17
• 1.4 論文主要研究內容17-19
• 第二章 云南邊境防控系統(tǒng)建設規(guī)劃19-32
• 2.1 云南省邊境防控系統(tǒng)建設總體架構設計20-22
• 2.2 系統(tǒng)組成設計22-27
• 2.2.1 前端固定式感知分系統(tǒng)組成22-23
• 2.2.2 前端便攜式感知分系統(tǒng)組成23-24
• 2.2.3 網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)組成24-26
• 2.2.4 指控中心及平臺管理系統(tǒng)組成26-27
• 2.2.5 供電配套分系統(tǒng)27
• 2.3 邊境防控系統(tǒng)功能信息流設計27-29
• 2.4 邊境智能管控平臺29-31
• 2.4.1 功能需求29
• 2.4.2 軟件平臺架構29-30
• 2.4.3 軟件平臺功能30-31
• 2.5 本章小結31-32
• 第三章 云南邊境防控系統(tǒng)無線傳感通信網(wǎng)絡研究與設計32-43
• 3.1 邊境防控體系無線傳感器網(wǎng)絡的特點32-34
• 3.2 無線近距數(shù)字通信技術比較34
• 3.3 ZIGBEE技術34-36
• 3.3.1 ZigBee技術簡介34-35
• 3.3.2 ZigBee技術特點35-36
• 3.4 邊境防控無線傳感網(wǎng)絡設計36-40
• 3.4.1 邊境防控無線傳感網(wǎng)絡分析設計37-39
• 3.4.2 邊境防控無線傳感網(wǎng)絡應用構建39-40
• 3.5 實際應用中存在的問題及分析40-42
• 3.6 本章小節(jié)42-43
• 第四章 基于二叉樹型沖突分解的解決方法討論43-56
• 4.1 隨機多址接入控制協(xié)議43-46
• 4.2 隨機多址接入技術46-47
• 4.3 模型47-48
• 4.4 模型分析48-50
• 4.5 改進模型分析50-53
• 4.6 仿真及結論53-54
• 4.7 本章小結54-56
• 第五章 結論與展望56-61
• 5.1 主要工作及結論56-58
• 5.2 展望58-61
• 參考文獻61-64
• 附錄 攻讀碩士學位期間完成的研究課題和論文64-65
• 致謝65

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本文編號：885824