本文關(guān)鍵詞：一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式網(wǎng)關(guān)的研究與實(shí)現(xiàn)

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

【摘要】：工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是具有高實(shí)時(shí)性、高可靠性的一類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),能以較低的投資成本獲取工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的重要控制參數(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控和管理。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)極大地提高了生產(chǎn)效率,將工業(yè)領(lǐng)域帶入了全新發(fā)展階段。而工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)作為無線網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng))之間的中樞,負(fù)責(zé)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和處理。隨著研究的深入,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂�、時(shí)間同步、定位技術(shù)、資源分配等核心問題都處在研究熱潮中。本文通過對(duì)一種系統(tǒng)的研究,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種具有節(jié)點(diǎn)自動(dòng)定位功能的低成本、低功耗工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。此外,網(wǎng)關(guān)還具有資源分配、拓?fù)渖梢约皶r(shí)間同步等核心功能,資源分配功能可以提高無線網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸效率;拓?fù)渖晒δ芸梢孕纬刹煌酚尚畔?改善鏈路質(zhì)量;時(shí)間同步功能是保證無線網(wǎng)絡(luò)正常工作的前提。論文首先根據(jù)項(xiàng)目需求,針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控中心三部分,對(duì)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了整體的功能研究,明確了該工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)總體方案,實(shí)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(luò)管理功能,此外搭建嵌入式網(wǎng)關(guān)開發(fā)平臺(tái)。然后對(duì)網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)和選取。網(wǎng)關(guān)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(jī)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(diǎn)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(shè)計(jì)的ARM Cortex-0內(nèi)核。緊接著研究和設(shè)計(jì)了以節(jié)點(diǎn)定位功能為主的網(wǎng)絡(luò)管理功能,包括工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步、拓?fù)渖伞①Y源分配以及節(jié)點(diǎn)定位等功能。最后對(duì)網(wǎng)關(guān)核心功能進(jìn)行了測(cè)試。重點(diǎn)測(cè)試了節(jié)點(diǎn)定位功能,包括不同節(jié)點(diǎn)距離層級(jí)模型定位、分層步距、通信信號(hào)干擾以及節(jié)點(diǎn)分布情況等對(duì)定位功能的影響;此外還測(cè)試了同步方案的精度、拓?fù)渖梢约百Y源分配功能。測(cè)試驗(yàn)證了網(wǎng)關(guān)相關(guān)功能的有效性和其低功耗、低成本的特性,可以廣泛地應(yīng)用在設(shè)備定位或現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合,如工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)定位或數(shù)據(jù)監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò) 嵌入式網(wǎng)關(guān) 傳感器節(jié)點(diǎn) 定位功能
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(luò)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3.1 研究?jī)?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(luò)功能研究與設(shè)計(jì)14-28
• 2.1 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)功能研究14-15
• 2.2 節(jié)點(diǎn)功能15
• 2.3 網(wǎng)關(guān)功能15-17
• 2.4 網(wǎng)關(guān)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(guān)開發(fā)平臺(tái)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(guān)硬件研究與選取28-34
• 3.1 網(wǎng)關(guān)硬件研究與選取28-31
• 3.1.1 網(wǎng)關(guān)功能研究28-29
• 3.1.2 網(wǎng)關(guān)硬件選取29-31
• 3.2 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.1 普通節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.2 根節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 第四章 網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)34-58
• 4.1 時(shí)間同步34-38
• 4.1.1 節(jié)點(diǎn)間報(bào)文收發(fā)34-35
• 4.1.2 常用時(shí)間同步方式35-37
• 4.1.3 時(shí)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(luò)MAC協(xié)議38-39
• 4.2.2 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)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(jí)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?fù)渖?/span>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?fù)錁?gòu)思48
• 4.3.5 簇狀樹形拓?fù)淠Ｐ驮O(shè)計(jì)48-49
• 4.3.6 簇狀樹形拓?fù)溥^程設(shè)計(jì)49-50
• 4.4 節(jié)點(diǎn)定位功能50-57
• 4.4.1 定位技術(shù)專業(yè)術(shù)語51
• 4.4.2 定位技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)51-52
• 4.4.3 常用定位技術(shù)52-53
• 4.4.4 定位方法構(gòu)思53-54
• 4.4.5 定位方法模型設(shè)計(jì)54-56
• 4.4.6 定位方法過程設(shè)計(jì)56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試58-68
• 5.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)58-59
• 5.2 功能測(cè)試59-66
• 5.2.1 拓?fù)涔δ軠y(cè)試59-60
• 5.2.2 時(shí)間同步功能測(cè)試60
• 5.2.3 資源分配功能測(cè)試60-62
• 5.2.4 定位功能測(cè)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(xiàn)70-74
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果74-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：859817