無線傳感器網(wǎng)絡融合了計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù),在國防軍事、工業(yè)控制和環(huán)境監(jiān)測等領域都有著廣泛的應用。借助于無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,涌現(xiàn)出越來越多的新興技術(shù),使得遠距離、低功耗、低成本的無線傳感器網(wǎng)絡研究和應用成為可能。LoRa是近年來出現(xiàn)的一種超遠距離傳輸、低功耗、低成本、抗干擾性強的無線通信技術(shù),適合于定位跟蹤、數(shù)據(jù)采集領域,可以很好地應用于無線傳感器網(wǎng)絡的組網(wǎng)通信。根據(jù)對LoRa技術(shù)特點和戰(zhàn)場偵察系統(tǒng)需求的分析,通過對比幾種常見的無線通信技術(shù),本文提出了基于LoRa技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡,應用于軍事環(huán)境下的戰(zhàn)場偵察。本文首先對LoRa技術(shù)的原理和特點進行了分析,與傳統(tǒng)無線通信技術(shù)相比,LoRa技術(shù)最突出的特點是在兼具超遠距離傳輸和低功耗的同時,還擁有很強的抗干擾能力,可以彌補傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡物理層的不足。然后重點分析了LoRa物理層,包括采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、傳輸機制等,以及LoRa協(xié)議標準LoRaWAN的網(wǎng)絡架構(gòu)、通訊協(xié)議和安全機制。指出了該協(xié)議復雜度較高、可擴展性較差,且安全機制存在漏洞,并不適用于LoRa無線傳感器網(wǎng)絡。因此,本文在提出了LoRa無線傳感... 

【文章來源】：中國電子科技集團公司電子科學研究院北京市

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 幾種無線通信技術(shù)對比分析
    1.3 基于LoRa技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡
    1.4 無線傳感器網(wǎng)絡
        1.4.1 無線傳感器網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及特點
        1.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議
        1.4.3 無線傳感器網(wǎng)絡安全問題
    1.5 研究內(nèi)容及組織架構(gòu)
第二章 LoRa及 LoRaWAN技術(shù)
    2.1 LoRa物理層
    2.2 LoRaWAN
        2.2.1 LoRaWAN終端工作模式
        2.2.2 LoRaWAN物理幀格式
        2.2.3 LoRaWAN MAC層幀格式
        2.2.4 LoRaWAN1.0.2 終端激活
    2.3 LoRaWAN安全
        2.3.1 LoRaWAN安全機制
        2.3.2 LoRaWAN安全問題
    2.4 本章小結(jié)
第三章 網(wǎng)絡整體架構(gòu)及路由協(xié)議設計
    3.1 網(wǎng)絡整體架構(gòu)設計
        3.1.1 戰(zhàn)場偵察傳感系統(tǒng)需求
        3.1.2 整體架構(gòu)及功能設計
    3.2 路由協(xié)議設計
        3.2.1 LEACH路由協(xié)議分析
        3.2.2 協(xié)議優(yōu)缺點分析
        3.2.3 LEACH路由協(xié)議改進
        3.2.4 性能分析
        3.2.5 仿真與結(jié)果分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 安全認證方案設計
    4.1 安全認證機制比較與選擇
        4.1.1 安全認證機制比較分析
        4.1.2 安全認證機制選擇
    4.2 安全認證方案設計
        4.2.1 網(wǎng)絡模型及符號定義
        4.2.2 初始化階段認證
        4.2.3 穩(wěn)定階段認證
    4.3 安全性分析與對比
        4.3.1 安全性分析
        4.3.2 安全性對比
    4.4 本章小結(jié)
第五章 演示系統(tǒng)設計及驗證
    5.1 終端元器件選型
        5.1.1 微處理器芯片選型
        5.1.2 LoRa芯片及模塊選型
    5.2 終端硬件設計
        5.2.1 電源電路設計
        5.2.2 主控及無線模塊電路設計
        5.2.3 外圍輔助及接口電路設計
        5.2.4 終端PCB設計及簡易實物圖
    5.3 終端軟件設計
        5.3.1 開發(fā)平臺
        5.3.2 軟件設計
    5.4 演示系統(tǒng)搭建
    5.5 系統(tǒng)功能測試和認證方案驗證
        5.5.1 通信及組網(wǎng)功能測試
        5.5.2 安全認證方案驗證
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于信譽評價機制的LoRa物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)[J]. 楊陽,王運兵,唐六華,劉昕.  計算機與數(shù)字工程. 2019(02)
[2]電信運營商基于LoRaWAN的城域物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案[J]. 王佳慶.  電信工程技術(shù)與標準化. 2018(11)
[3]LoRaWAN協(xié)議分析及安全性研究現(xiàn)狀[J]. 李彤,李博,常成,陳寒逸.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. 2018(11)
[4]Semtech以新一代LoRa平臺支持物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展[J]. 胡霞.  電信工程技術(shù)與標準化. 2018(02)
[5]低功耗遠距離無線通信技術(shù)及其軍事應用分析[J]. 劉磊,孫超山.  通信技術(shù). 2018(02)
[6]基于LoRa技術(shù)的電力抄表模塊研究[J]. 王于波,李延,秦理想,李勝芳,王鳳弟.  國外電子測量技術(shù). 2018(01)
[7]地面戰(zhàn)場偵察傳感器系統(tǒng)分析研究[J]. 張文強,周彪,趙博林,蘇浩.  艦船電子工程. 2017(09)
[8]低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場競爭及發(fā)展路徑研究[J]. 趙小飛.  電信網(wǎng)技術(shù). 2017(05)
[9]無線傳感器網(wǎng)絡安全技術(shù)綜述[J]. 賈志松.  網(wǎng)絡安全技術(shù)與應用. 2017(03)
[10]無線傳感器網(wǎng)絡攻擊與安全路由協(xié)議綜述[J]. 孫婷婷,劉雅舉.  通訊世界. 2017(04)

碩士論文
[1]基于LoRa的無線自組網(wǎng)MAC協(xié)議研究[D]. 柳永波.西安電子科技大學 2017



本文編號：3183408