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应用于交通参数监测的无线网络传感器研究

作　者: 郭鹏
导　师: 赵湛
学　校: 中国科学院研究生院（电子学研究所）
专　业: 物理电子学
关键词: 无线网络传感器 μC/OS-Ⅱ 传感节点智能交通系统交通参数监测
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 259次
引　用: 2次
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内容摘要

基于无线网络传感器(Wireless Networked Sensor，WNS)形成的人、车、路交互式立体无线网络，是未来交通系统运行安全和高效的高新技术。本文研制了应用于交通参数监测的无线网络传感器。自主研发了WNS节点硬件平台，并做了软件平台的移植工作。硬件平台采用分层复用的思想，功能模块齐全；而软件平台选择μC／OS-Ⅱ这个多任务实时微操作系统来管理应用软件。硬软件融为一体，为WNS的应用研究提供了一套通用有效的开发平台。通过剪裁通用平台，设计并实现了一套可应用于交通参数监测的系统。基于无线网络传感器技术，选择微型的薄膜磁阻传感器感知车辆，研究了相关的通信退避、车流量和车速算法以及同步机制。装配后的传感节点只有10.3cm的直径和3cm的厚度，使系统的部署变得简便灵活。传感节点采用自适应的工作机制，按照2.7％的占空比进行采样，可以最大限度地降低功耗。手持式的接收控制节点，利用先进的触摸屏技术实现人机交互，可以人为地配置和调控整个监测系统。通过大量的外场实验，测试了传感节点的重复性和一致性，在231辆车的小样本内以98.7％的流量识别率证明了流量算法的可行性，并验证了车速算法。实验结果表明，低功耗、短距离无线通信的车辆探测传感器节点，可用于固定或临时流量和车速的监测。借助成熟的有线网络，还可以实时地为交管部门的交通调控和预测提供依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章引言  8-17
  1.1 无线传感器网络  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 无线传感器网络的发展  9-13
    1.2.2 交通参数监测系统现状  13-14
  1.3 研究目的和意义  14-15
  1.4 本文研究的内容  15-17
第二章无线网络传感器体系结构及其通用平台设计  17-35
  2.1 体系结构  17-21
    2.1.1 节点组成  17
    2.1.2 网络架构  17-19
    2.1.3 IEEE 802.15.4标准  19-21
  2.2 分层复用通用节点的设计  21-25
    2.2.1 总线接口  22
    2.2.2 各板层结构  22-23
    2.2.3 支撑模块  23-24
    2.2.4 小节  24-25
  2.3 μC/OS-Ⅱ微操作系统  25-35
    2.3.1 嵌入式操作系统  25-27
    2.3.2 μC/OS-Ⅱ的内部资源  27-32
      2.3.2.1 任务管理  27-29
      2.3.2.2 时间管理  29
      2.3.2.3 事件管理  29-30
      2.3.2.4 内存管理  30
      2.3.2.5 μC/OS-Ⅱ的运行  30-32
    2.3.3 在硬件平台上的移植  32-35
第三章车辆探测系统的设计和实现  35-56
  3.1 系统硬件  35-46
    3.1.1 传感节点  35-44
      3.1.1.1 磁阻传感器和前级预处理电路  35-37
      3.1.1.2 消磁电路的分析和设计  37-39
      3.1.1.3 A/D转换及其采样率的计算  39-40
      3.1.1.4 射频模块和PCB板上天线  40-43
      3.1.1.5 电源管理单元  43-44
      3.1.1.6 小结  44
    3.1.2 接收控制节点  44-46
      3.1.2.1 液晶显示  45
      3.1.2.2 触摸屏电路  45-46
  3.2 算法和应用软件  46-52
    3.2.1 退避算法  46-48
    3.2.2 四大通信模块  48-50
    3.2.3 流量和车速算法及其实现  50-52
    3.2.4 PC机图形显示界面设计  52
  3.3 系统低功耗整体设计和考虑  52-54
    3.3.1 系统工作模式自适应  53-54
    3.3.2 消磁频率的计算  54
  3.4 交通参数监测系统的组成和部署  54-56
第四章实验测量数据及分析  56-59
第五章结论  59-61
  5.1 论文总结  59
  5.2 展望  59-61
参考文献  61-64
发表文章目录  64-65
致谢  65

应用于交通参数监测的无线网络传感器研究

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