本文關鍵詞：一種工業(yè)無線網(wǎng)絡嵌入式網(wǎng)關的研究與實現(xiàn)

  更多相關文章： 工業(yè)無線網(wǎng)絡 嵌入式網(wǎng)關 傳感器節(jié)點 定位功能

【摘要】：工業(yè)無線網(wǎng)絡技術是具有高實時性、高可靠性的一類無線傳感器網(wǎng)絡技術,能以較低的投資成本獲取工業(yè)現(xiàn)場的重要控制參數(shù)和實時數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)流程進行監(jiān)控和管理。工業(yè)無線網(wǎng)絡在降低生產(chǎn)成本的同時極大地提高了生產(chǎn)效率,將工業(yè)領域帶入了全新發(fā)展階段。而工業(yè)無線網(wǎng)絡網(wǎng)關作為無線網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡(如以太網(wǎng))之間的中樞,負責工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和處理。隨著研究的深入,網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡拓撲控制、時間同步、定位技術、資源分配等核心問題都處在研究熱潮中。本文通過對一種系統(tǒng)的研究,設計實現(xiàn)了一種具有節(jié)點自動定位功能的低成本、低功耗工業(yè)無線網(wǎng)絡網(wǎng)關。此外,網(wǎng)關還具有資源分配、拓撲生成以及時間同步等核心功能,資源分配功能可以提高無線網(wǎng)絡通信和數(shù)據(jù)傳輸效率;拓撲生成功能可以形成不同路由信息,改善鏈路質(zhì)量;時間同步功能是保證無線網(wǎng)絡正常工作的前提。論文首先根據(jù)項目需求,針對無線網(wǎng)絡、網(wǎng)關以及遠程監(jiān)控中心三部分,對工業(yè)無線網(wǎng)絡進行了整體的功能研究,明確了該工業(yè)無線網(wǎng)絡網(wǎng)關總體方案,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換以及定位功能為主的網(wǎng)絡管理功能,此外搭建嵌入式網(wǎng)關開發(fā)平臺。然后對網(wǎng)關和傳感器節(jié)點的硬件進行設計和選取。網(wǎng)關硬件采用了基于Cortex-A8核心處理器的REAL210 V6.2嵌入式開發(fā)板,ARM芯片處理器相較于51系列單片機芯片具有更高的數(shù)據(jù)處理速度和功能支持。傳感器節(jié)點采用了STM32F103C8T6微處理器,STM32系列是專為高性能、低成本、低功耗的嵌入式開發(fā)設計的ARM Cortex-0內(nèi)核。緊接著研究和設計了以節(jié)點定位功能為主的網(wǎng)絡管理功能,包括工業(yè)無線網(wǎng)絡時間同步、拓撲生成、資源分配以及節(jié)點定位等功能。最后對網(wǎng)關核心功能進行了測試。重點測試了節(jié)點定位功能,包括不同節(jié)點距離層級模型定位、分層步距、通信信號干擾以及節(jié)點分布情況等對定位功能的影響;此外還測試了同步方案的精度、拓撲生成以及資源分配功能。測試驗證了網(wǎng)關相關功能的有效性和其低功耗、低成本的特性,可以廣泛地應用在設備定位或現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集監(jiān)測等場合,如工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)移動設備的實時定位或數(shù)據(jù)監(jiān)控。
【關鍵詞】：工業(yè)無線網(wǎng)絡 嵌入式網(wǎng)關 傳感器節(jié)點 定位功能
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN915.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-14
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 工業(yè)無線網(wǎng)絡國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3.1 研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 工業(yè)無線網(wǎng)絡功能研究與設計14-28
• 2.1 工業(yè)無線網(wǎng)絡功能研究14-15
• 2.2 節(jié)點功能15
• 2.3 網(wǎng)關功能15-17
• 2.4 網(wǎng)關數(shù)據(jù)通信17-20
• 2.4.1 Linux串口通信17-19
• 2.4.2 以太網(wǎng)通信19-20
• 2.5 通信協(xié)議制定與協(xié)議轉(zhuǎn)換20-23
• 2.5.1 通信協(xié)議制定20-22
• 2.5.2 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換22-23
• 2.6 WEB瀏覽器客戶端23-24
• 2.7 網(wǎng)關開發(fā)平臺搭建24-26
• 2.7.1 嵌入式Linux24-25
• 2.7.2 開發(fā)板系統(tǒng)燒寫25
• 2.7.3 交叉編譯環(huán)境配置25-26
• 2.8 本章小結(jié)26-28
• 第三章 基于Cortex-A8網(wǎng)關硬件研究與選取28-34
• 3.1 網(wǎng)關硬件研究與選取28-31
• 3.1.1 網(wǎng)關功能研究28-29
• 3.1.2 網(wǎng)關硬件選取29-31
• 3.2 節(jié)點硬件設計31-32
• 3.2.1 普通節(jié)點硬件設計31-32
• 3.2.2 根節(jié)點硬件設計32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 第四章 網(wǎng)關關鍵技術的研究與設計34-58
• 4.1 時間同步34-38
• 4.1.1 節(jié)點間報文收發(fā)34-35
• 4.1.2 常用時間同步方式35-37
• 4.1.3 時間同步方案37-38
• 4.2 通信資源分配38-46
• 4.2.1 工業(yè)無線網(wǎng)絡MAC協(xié)議38-39
• 4.2.2 工業(yè)無線網(wǎng)絡MAC協(xié)議選取39
• 4.2.3 通信資源分配模型39-40
• 4.2.4 資源分配優(yōu)先級和原則40
• 4.2.5 下行通信資源分配方案40-42
• 4.2.6 上行通信資源分配方案42-46
• 4.3 簇樹狀拓撲生成46-50
• 4.3.1 LEACH路由協(xié)議46-47
• 4.3.2 CDS路由協(xié)議47-48
• 4.3.3 路由協(xié)議選取48
• 4.3.4 簇狀樹形拓撲構(gòu)思48
• 4.3.5 簇狀樹形拓撲模型設計48-49
• 4.3.6 簇狀樹形拓撲過程設計49-50
• 4.4 節(jié)點定位功能50-57
• 4.4.1 定位技術專業(yè)術語51
• 4.4.2 定位技術評價標準51-52
• 4.4.3 常用定位技術52-53
• 4.4.4 定位方法構(gòu)思53-54
• 4.4.5 定位方法模型設計54-56
• 4.4.6 定位方法過程設計56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)實現(xiàn)與測試58-68
• 5.1 系統(tǒng)實現(xiàn)58-59
• 5.2 功能測試59-66
• 5.2.1 拓撲功能測試59-60
• 5.2.2 時間同步功能測試60
• 5.2.3 資源分配功能測試60-62
• 5.2.4 定位功能測試62-66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 工作總結(jié)68
• 6.2 工作展望68-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀學位期間的研究成果74-76
• 致謝76-77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：859817