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基于ZigBee的抢险救灾无线传感器网络

作 者: 宋立桥
导 师: 朱凌云
学 校: 东华大学
专 业: 电力电子与电力传动
关键词: ZigBee技术 抢险救灾 无线传感器网络 RSSI 通信丢包率
分类号: TN929.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 24次
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内容摘要


随着传感器技术、微机电系统、无线通信等技术的发展,无线传感器网络技术也日益成熟和完善,并有望在军事国防、工农业控制、城市管理、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等诸多领域获得广泛应用。本文是以抢险救灾领域的无线传感器网络应用为背景,设计一种实现适用于抢险救灾新型防护服的无线传感器网络。本文首先介绍了课题研究的背景、意义及内容,详细阐述了无线传感器网络的研究进展、组织结构及其特点。并着重介绍了Zigbee通信协议的概念、特点及其协议架构。其次,针对ZigBee协议定位算法,分析了传统定位算法的误差和原因,对该定位算法进行了改进,并利用实验验证了新算法的准确性。然后,建立了无线传感器网络的软硬件平台,并提出了硬件电路、上位机和下位机软件的设计方案。本设计基于TI公司的CC430芯片,添加了CC1190(功率放大)以实现增加通信距离的功能。最后,通过实验,验证了所设计的无线传感器网络的可靠性和通信距离。实验证明,该无线通信网络的室内穿墙通信距离可以达到200米,远大于市面常见的ZigBee模块。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 问题的提出  9
  1.2 无线传感器网络的研究背景和国内外研究现状  9-11
    1.2.1 无线传感器网络的研究背景  9-10
    1.2.2 无线传感器网络的国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的主要工作  11-12
第二章 无线传感器网络的基本概念和ZigBee协议原理分析  12-22
  2.1 无线传感器网络的基本概念  12-13
  2.2 ZigBee技术概述  13-14
  2.3 ZigBee协议分析  14-20
    2.3.1 ZigBee物理层(PHY)  15-17
    2.3.2 ZigBee MAC层  17
    2.3.3 ZigBee网络层(NKW)  17-18
    2.3.4 ZigBee应用层  18-19
    2.3.5 Z-Stack系统运行流程  19-20
  2.4 ZigBee通信的缺陷分析  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 ZigBee定位算法的误差分析与实验  22-29
  3.1 主要ZigBee定位算法的介绍  22-23
  3.2 传统RSSI定位分析  23-25
  3.3 无线传感器网络的定位算法改进  25-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章 基于射频前端的ZigBee无线传感器网络的方案设计  29-52
  4.1 系统总体功能和方案  29-30
  4.2 系统的硬件设计  30-38
    4.2.1 电源管理模块  31-34
    4.2.2 无线通信模块  34-35
    4.2.3 RFID射频模块  35-36
    4.2.4 蓝牙模块  36-37
    4.2.5 其他外围电路设计  37-38
  4.3 系统的软件设计  38-50
    4.3.1 上位机的软件设计  38-43
    4.3.2 下位机的软件设计  43-50
  4.4 基于射频前端的ZigBee无线传感器网络的实验验证  50
  4.5 本章小结  50-52
第五章 总结与展望  52-54
  5.1 工作总结  52
  5.2 工作展望  52-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间发表的论文  58-59
致谢  59-60
附录一 系统硬件原理图  60-62
附录二 系统PCB布局布线图  62-64
附录三 印刷电路板照片  64-65
附录四 上位机源码  65-80
附录五 下位机源码  80-90

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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