本文關(guān)鍵詞：氣動系統(tǒng)高速無線通信技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：21世紀,隨著智能制造在氣動領域的應用,氣動系統(tǒng)對高速無線化的需求也越來越顯著。因為氣動系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸對時效性的嚴格要求,所以高速無線通信不僅體現(xiàn)在通信速率上,而且對于通信延時的要求也很高。因此對適用于氣動系統(tǒng)高速無線通信的研究變得極為重要。本文在研究常見的高速無線通信技術(shù)的基礎上,對氣動系統(tǒng)高速無線通信進行了深入研究,主要研究內(nèi)容如下:1)確定高速無線通信的技術(shù)路徑。在分析氣動系統(tǒng)的有線傳輸特點基礎上,明確了通信延時、通信速度以及通信模塊安裝等指標要求,并研究了常見無線通信技術(shù)特點、傳輸速度和延時,進而確定了一種自定義協(xié)議的高速無線通信技術(shù)路徑。2)氣動系統(tǒng)高速無線通信的軟硬件設計。首先詳細分析了造成通信延遲的原因、各個延時環(huán)節(jié)和降低通信延時的路徑,在此基礎上,通過Altium進行了通信模塊的硬件電路設計,采用Keil開發(fā)平臺進行軟件程序設計。作為基本的通信模塊,天線結(jié)構(gòu)性能決定了通信效率,基于該無線技術(shù)的應用場景對小型化的要求,天線采用單極子結(jié)構(gòu)的PCB天線,利用HFSS仿真軟件進行了驗證分析,完成了高速無線通信的軟硬件搭建。3)單節(jié)點高速無線通信測試與仿真。針對單節(jié)點通信做了大量實驗測試,測試了不同通信距離時的通信延時,并結(jié)合OPNET網(wǎng)絡仿真進行了深入研究。為了提高通信效率、降低通信延時,利用HFSS對天線結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化分析,采用倒F型結(jié)構(gòu)PCB天線。4)多節(jié)點網(wǎng)絡高速無線通信測試與仿真。首先分析了常見的多節(jié)點網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡層次,并根據(jù)NRF24L01的硬件特性設計了多節(jié)點網(wǎng)絡協(xié)議。然后,實驗測試了多節(jié)點網(wǎng)絡下的通信延時,測試結(jié)果與單節(jié)點的測試結(jié)果一致,但是偶爾會發(fā)生整個網(wǎng)絡延時劇增現(xiàn)象。延時劇增現(xiàn)象表明網(wǎng)絡中存在大量沖突,為了解決網(wǎng)絡的沖突,本文建立了網(wǎng)絡沖突的數(shù)學模型,并通過自定義退避算法協(xié)議,降低網(wǎng)絡沖突,最后通過OPNET仿真表明退避算法具有良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：氣動系統(tǒng)高速無線通信 通信延時 多節(jié)點網(wǎng)絡協(xié)議 退避算法
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題背景與研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-17
• 1.2.1 氣動技術(shù)的應用現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 高速無線通信技術(shù)現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 高速無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 課題研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 氣動系統(tǒng)高速無線通信技術(shù)原理19-28
• 2.1 高速無線通信的理論基礎19-21
• 2.1.1 高速無線通信的基本原理和定義19-20
• 2.1.2 無線通信延時的產(chǎn)生20
• 2.1.3 無線通信延時的定義20-21
• 2.1.4 高速無線通信的影響21
• 2.2 電波傳輸及天線分析21-25
• 2.2.1 天線基礎22-23
• 2.2.2 無線傳輸中的增益與損耗23-25
• 2.3 組網(wǎng)網(wǎng)絡技術(shù)原理25-27
• 2.3.1 網(wǎng)絡分層模型25
• 2.3.2 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 氣動系統(tǒng)高速無線通信的技術(shù)路徑28-51
• 3.1 氣動系統(tǒng)高速無線通信需求分析28-31
• 3.1.1 數(shù)據(jù)采集28-29
• 3.1.2 高速無線通信系統(tǒng)29-30
• 3.1.3 無線組網(wǎng)網(wǎng)絡30
• 3.1.4 無線通信模塊的安裝30-31
• 3.2 高速無線通信技術(shù)路徑31-32
• 3.3 系統(tǒng)硬件組成32-42
• 3.3.1 主控芯片選型32
• 3.3.2 收發(fā)芯片32-35
• 3.3.3 天線設計35-39
• 3.3.4 中心節(jié)點設計39-41
• 3.3.5 子節(jié)點設計41-42
• 3.4 系統(tǒng)軟件設計42-48
• 3.4.1 軟件開發(fā)平臺簡介42-43
• 3.4.2 幀結(jié)構(gòu)43-44
• 3.4.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)44
• 3.4.4 發(fā)送過程44-46
• 3.4.5 接收過程46-47
• 3.4.6 其他軟件設置47-48
• 3.5 多節(jié)點網(wǎng)絡48-50
• 3.5.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)48-49
• 3.5.2 網(wǎng)絡協(xié)議49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于NRF24L01的單節(jié)點高速無線通信設計51-67
• 4.1 傳輸距離51
• 4.2 傳輸延時51-53
• 4.3 OPNET仿真測試53-55
• 4.3.1 網(wǎng)絡組織結(jié)構(gòu)與建模53-54
• 4.3.2 仿真結(jié)果與分析54-55
• 4.4 通信延時實測55-59
• 4.4.1 數(shù)據(jù)傳輸55-56
• 4.4.2 實驗驗證測試56-57
• 4.4.3 室外試驗測試57-59
• 4.4.4 實測結(jié)果分析59
• 4.5 通信模塊天線優(yōu)化分析59-66
• 4.5.1 天線結(jié)構(gòu)建模59-60
• 4.5.2 天線結(jié)構(gòu)尺寸的仿真優(yōu)化60-63
• 4.5.3 優(yōu)化后的天線性能63-65
• 4.5.4 實驗測試65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 高速無線通信多節(jié)點網(wǎng)絡設計及優(yōu)化67-80
• 5.1 通信延時實測67-69
• 5.1.1 單節(jié)點測試67-68
• 5.1.2 多節(jié)點測試68
• 5.1.3 實測結(jié)果分析68-69
• 5.2 基于網(wǎng)絡沖突的優(yōu)化69-74
• 5.2.1 網(wǎng)絡沖突模型69-72
• 5.2.2 退避算法72-74
• 5.2.3 程序?qū)崿F(xiàn)74
• 5.3 OPNET網(wǎng)絡仿真74-79
• 5.3.1 網(wǎng)絡域模型74-75
• 5.3.2 節(jié)點域模型75
• 5.3.3 進程域模型75-76
• 5.3.4 仿真結(jié)果及分析76-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 課題總結(jié)80-81
• 6.2 未來展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 附錄一 發(fā)送節(jié)點電路圖86-88
• 附錄二 發(fā)送節(jié)點程序88-90

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5 張R

本文編號：508771