基于UWB通信的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究.pdf

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1、碩士學(xué)位論文基于UWB通信的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究WIRELESSSENSORNETWORKIMPLEMENTATIONBASEDONUWB胡瑜哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號:TN407學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號:621.3密級:公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于UWB通信的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究碩士研究生胡瑜:導(dǎo)師劉曉為:教授申請學(xué)位工學(xué):碩士學(xué)科微電子學(xué)與固體電子學(xué):所在單位航天學(xué)院:答辯日期201:8年6月授予學(xué)位單位哈爾濱工業(yè)大學(xué):ClassifiedIndex:TN407U.D.C:621.3DissertationfortheMast

2、erDegreeinEngineeringWIRELESSSENSORNETWORKIMPLEMENTATIONBASEDONUWBCandidate:HuYuSupervisor:Prof.LiuXiaoweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Insti

3、tution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù),起著數(shù)據(jù)采集,傳輸?shù)闹匾饔茫浣M網(wǎng)技術(shù)是保證數(shù)據(jù)能夠良好傳輸?shù)年P(guān)鍵所在。隨著時代的發(fā)展,也對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所適用的環(huán)境提出了新的要求,針對室內(nèi)艙內(nèi)等復(fù)雜通信環(huán)境,研究一種更高速,更低耗,更抗干擾的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是十分必要的。UWB作為一種高頻,超寬帶的通信方式,兼具高速率和低功耗的特點,但目前尚沒有將其用于組網(wǎng)的研究。本課題設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于UWB的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)中包含有數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)傳輸,從而實現(xiàn)

4、一種具有高通信速率、低功耗、中距離的適用于室內(nèi)艙內(nèi)環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。主要內(nèi)容包括:首先根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功能設(shè)計了包括組網(wǎng)協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點、數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點和監(jiān)控上位機的總體方案,分析確定了以星狀網(wǎng)絡(luò)和樹狀網(wǎng)絡(luò)為拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)了基于STM32的SPI通信控制UWB收發(fā)模塊DWM1000的無線路由節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點的硬件平臺設(shè)計。設(shè)計實現(xiàn)了基于STM32的AD的多路終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點的設(shè)計,可以采集3路0-5V的電壓,和3路4-20mA的電流。然后基于硬件平臺著重研究了星形網(wǎng)絡(luò)和樹狀網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議并進行了實現(xiàn),通過這樣的網(wǎng)絡(luò),就可以將采集到的數(shù)據(jù)

5、進行發(fā)送等操作和處理。同時,論文基于Qt和Python實現(xiàn)了可以和協(xié)調(diào)器進行串口通信的上位機系統(tǒng),上位機可以發(fā)送各種指令,獲取網(wǎng)絡(luò)拓撲,重載Qt組件中的paintevent函數(shù)畫出拓撲圖;也可以獲取數(shù)據(jù),通過Python的Matplotlib庫畫出采集到的電壓的實時示意圖。最后,論文給出了各板子功能測試及系統(tǒng)整體測試的過程,測試結(jié)果表明,系統(tǒng)各模塊均滿足設(shè)計需求,數(shù)據(jù)采集部分通過矯正可以達到1/1000的精度;網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)組網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)墓δ?。該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的通信距離在6.8Mbps的速率下可以達到18米,在850kbps的速率下可以

6、達到40米。系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和可靠性,同時也有很優(yōu)秀的通信性能。關(guān)鍵詞:UWB;無線傳感器網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)采集及傳輸;-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAsthecoretechnologyofmodernInternetofThings,wirelesssensornetworkplaysanimportantroleindatacollectionandtransmission.Itsnetworkingtechnologyisthekeytoensurethatdatacanbetransmittedwell.Withthedev

7、elopmentofthetimes,newrequirementshavealsobeenputforwardforwirelesssensornetworks,highertransmissionrates,moreappropriatepowerconsumption,andlowercosts.UWB,asahigh-frequency,ultra-widebandcommunicationmethod,canachievebothhighspeedandlowpowerconsumption.Butithasnotyetbeenusedfor

8、thestudyofnetworkinganddatatransmitting.Thispap

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