機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法研究
本文關(guān)鍵詞:機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《重慶大學(xué)》 2015年
機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法研究
黃慶卿
【摘要】:機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)有線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在一些應(yīng)用中的局限性,擴(kuò)展機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍,如實(shí)現(xiàn)對(duì)密封環(huán)境或機(jī)械旋轉(zhuǎn)環(huán)境中關(guān)鍵零部件的機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。但由于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)中往往需要較高的采樣頻率,這對(duì)機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的同步采集精度提出了更高的要求。同時(shí),較高采樣頻率將導(dǎo)致采集振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)量大,而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信道帶寬和存儲(chǔ)能力十分有限,需要在采集節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)高效率的機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮方法。機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為分布式系統(tǒng),因?yàn)槠湮锢砩系姆稚⑿?各個(gè)相互獨(dú)立的采集節(jié)點(diǎn)只能通過(guò)維護(hù)本地時(shí)鐘來(lái)控制采集時(shí)序,難以保證同步采集。并且,機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用與其他低頻采樣應(yīng)用相比,要求的同步采集精度相對(duì)更高,僅采用時(shí)鐘同步的方法無(wú)法滿足其需求,必須從底層的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)采樣問(wèn)題進(jìn)行研究。機(jī)械振動(dòng)信號(hào)采樣頻率高,短時(shí)間內(nèi)將產(chǎn)生大量原始數(shù)據(jù)。而機(jī)械振動(dòng)信號(hào)相鄰數(shù)據(jù)間變化較大,難以壓縮,一些基于時(shí)域統(tǒng)計(jì)或預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)壓縮方法并不適合機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的壓縮。同時(shí),由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算資源受限,機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮方法不僅需要考慮數(shù)據(jù)壓縮效率與信號(hào)完整性,還需兼顧計(jì)算復(fù)雜度。論文針對(duì)機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集空間抖動(dòng)、時(shí)間抖動(dòng)以及機(jī)械振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)壓縮等問(wèn)題,深入研究了機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法,具體研究?jī)?nèi)容如下:1)針對(duì)機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn)間存在同步采樣觸發(fā)精度不高的問(wèn)題,提出基于硬件跨層設(shè)計(jì)的同步采集空間抖動(dòng)控制方法。利用網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)中的幀起始定界符(Start of Frame Delimiter,SFD)作為關(guān)鍵同步信息,并對(duì)關(guān)鍵同步信息的傳輸進(jìn)行了硬件跨層設(shè)計(jì),避免同步命令在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中層與層之間和采集節(jié)點(diǎn)模塊與模塊之間傳輸?shù)碾S機(jī)延時(shí)。采用先采集再解析命令的機(jī)制,提高了單跳網(wǎng)絡(luò)同步觸發(fā)精度。在此基礎(chǔ)上,研究路由節(jié)點(diǎn)變超幀結(jié)構(gòu)避免信標(biāo)沖突的方法,通過(guò)延遲誤差補(bǔ)償方法提高了多跳網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn)間的同步觸發(fā)精度。2)針對(duì)機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn)在連續(xù)采集過(guò)程中存在采樣間隔不穩(wěn)定的問(wèn)題,提出基于晶振頻率偏移動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)耐讲杉瘯r(shí)間抖動(dòng)抑制方法。采用基于雙核心設(shè)計(jì)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn),利用雙核心分工協(xié)作機(jī)制,提高執(zhí)行采集任務(wù)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,避免了因多任務(wù)搶占導(dǎo)致的采樣間隔抖動(dòng)問(wèn)題。同時(shí),利用Sink節(jié)點(diǎn)周期發(fā)送信標(biāo)中的SFD信號(hào),估計(jì)采集節(jié)點(diǎn)本地晶振頻率偏移,在連續(xù)采集過(guò)程中通過(guò)晶振頻率偏移動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒?達(dá)到抑制時(shí)間抖動(dòng)的目的。3)針對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)壓縮的問(wèn)題,提出基于子帶能量自適應(yīng)量化的機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮方法?紤]到采集節(jié)點(diǎn)有限的內(nèi)存空間,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT),利用DCT變換的能量聚集特性對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。研究子帶能量自適應(yīng)量化算法,根據(jù)各個(gè)子帶的DCT系數(shù)能量分配量化位數(shù),降低重構(gòu)信號(hào)的失真程度。研究結(jié)合線性預(yù)測(cè)、零游程編碼與Range編碼技術(shù)的數(shù)據(jù)壓縮編碼算法,在采集節(jié)點(diǎn)上有效降低了數(shù)據(jù)總量。在子帶能量自適應(yīng)數(shù)據(jù)有損壓縮方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)預(yù)測(cè)差值計(jì)算與編碼,實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)分塊無(wú)損壓縮方法。針對(duì)某些應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間的要求,提出數(shù)據(jù)單塊分割無(wú)損壓縮方法,在壓縮處理的過(guò)程中同時(shí)上傳壓縮數(shù)據(jù),降低數(shù)據(jù)壓縮傳輸總時(shí)間。4)研發(fā)一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)同步采集等功能模塊,通過(guò)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能進(jìn)行檢驗(yàn),驗(yàn)證了本文提出的同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法的有效性。文章最后對(duì)本文的研究工作進(jìn)行總結(jié),并展望下一步研究的方向。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TH113.1;TN929.5;TP212.9
【目錄】:
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【參考文獻(xiàn)】
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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 郭永剛;機(jī)械振動(dòng)原因的分析[J];甘肅冶金;2001年01期
2 B.E.Douglas ,李敏;國(guó)際機(jī)械振動(dòng)與沖擊標(biāo)準(zhǔn)社會(huì)作用的變化(下)[J];中國(guó)設(shè)備工程;2002年02期
3 ;全國(guó)機(jī)械振動(dòng)與沖擊標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)更名[J];電力設(shè)備;2008年03期
4 ;全國(guó)機(jī)械振動(dòng)與沖擊標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)更名[J];振動(dòng)、測(cè)試與診斷;2008年01期
5 王連誠(chéng);;淺談機(jī)械振動(dòng)的危害問(wèn)題[J];冶金安全;1982年02期
6 沈小白,楊明學(xué);人體承受機(jī)械振動(dòng)的負(fù)荷率K的確定[J];上海機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1986年02期
7 鄭萬(wàn)泔,徐勤效,凌宏升,汪蘇健;旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)維修軟件[J];燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù);1993年01期
8 林鴻初;機(jī)械振動(dòng)與沖擊國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化近況[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);1994年04期
9 白寶成;;有關(guān)機(jī)械振動(dòng)的幾個(gè)演示實(shí)驗(yàn)[J];物理通報(bào);2011年12期
10 劉嬌;郭生華;張菀麟;;機(jī)械振動(dòng)學(xué)[J];科技致富向?qū)?2013年11期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 金未平;劉征宇;張利;;基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的機(jī)械振動(dòng)研究[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(CACIS·2009)暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2009年
2 劉洋;周軍;葉超群;;機(jī)械振動(dòng)的成骨效應(yīng)[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第八次全國(guó)物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2006年
3 韓國(guó)明;黃潤(rùn)華;張剛;姜元鋒;;機(jī)械振動(dòng)、沖擊與狀態(tài)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年
4 韓國(guó)明;黃潤(rùn)華;張剛;姜元鋒;;機(jī)械振動(dòng)、沖擊與狀態(tài)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年
5 楊玲;馬建國(guó);;機(jī)械振動(dòng)增加油井產(chǎn)量機(jī)理研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集(下)[C];2005年
6 王穎;;機(jī)械振動(dòng)療法對(duì)上背部皮神經(jīng)卡壓綜合征的治療作用研究[A];中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)第二屆康復(fù)醫(yī)學(xué)論壇、中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議、北京康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)第三屆會(huì)員代表大會(huì)論文集[C];2005年
7 王殿武;和盟林;毛華偉;;機(jī)械振動(dòng)與監(jiān)測(cè)診斷[A];設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)及其應(yīng)用——第十二屆全國(guó)設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年
8 王義;寧小鋒;連項(xiàng)峰;原兵雁;;淺談機(jī)械振動(dòng)的控制與利用[A];2007年中小高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年
9 李福清;;建筑物密集區(qū)機(jī)械振動(dòng)傳播規(guī)律研究[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第十五屆年會(huì)暨隧道及地下工程分會(huì)第十七屆年會(huì)論文集[C];2012年
10 何立榮;崔武;王寶玉;;探討機(jī)械振動(dòng)測(cè)試及專家診斷系統(tǒng)的新技術(shù)[A];2003大型發(fā)電機(jī)組振動(dòng)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條
1 劉霞;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條
1 黃慶卿;機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法研究[D];重慶大學(xué);2015年
2 杜金榜;基于語(yǔ)音編碼的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年
3 曹沖鋒;基于EMD的機(jī)械振動(dòng)分析與診斷方法研究[D];浙江大學(xué);2009年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 楊昕恬;機(jī)械振動(dòng)—激光熔覆Fe-Cr-Si合金界面結(jié)合特征及熔池溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬[D];昆明理工大學(xué);2015年
2 陶喜德;機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆鐵基合金涂層的凝固機(jī)理及其組織演變[D];昆明理工大學(xué);2015年
3 李磊;機(jī)械振動(dòng)協(xié)同骨髓干細(xì)胞動(dòng)員對(duì)大鼠閉合性骨折愈合血管生成的影響及其可能機(jī)制[D];陜西師范大學(xué);2012年
4 范錚;旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D];蘭州理工大學(xué);2014年
5 魏井福;干摩擦對(duì)機(jī)械振動(dòng)特性影響分析[D];西安建筑科技大學(xué);2010年
6 謝丹;基于隱式性能指標(biāo)的機(jī)械振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];湖北工業(yè)大學(xué);2011年
7 潘秀紅;機(jī)械振動(dòng)對(duì)流體對(duì)流效應(yīng)的影響研究[D];青島大學(xué);2002年
8 董曉華;局部均值分解在旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)中的研究與應(yīng)用[D];燕山大學(xué);2012年
9 張磊峰;低載荷機(jī)械振動(dòng)對(duì)抗骨質(zhì)疏松的人體實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2014年
10 于學(xué)偉;雙通道機(jī)殼振動(dòng)監(jiān)控儀表的研究及實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院);2014年
本文關(guān)鍵詞:機(jī)械振動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集與數(shù)據(jù)壓縮方法研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
,本文編號(hào):219211
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