矿用无线3G通信系统研究

发布时间：2017-05-01 11:08

  本文关键词：矿用无线3G通信系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来随着中国经济的稳步发展，作为我国主要能源矿产的煤炭资源的需求量剧增，井下的开采工作量也越来越多。由于我国煤炭行业的主要作业方式是井下开采，容易出现瓦斯泄漏、坍塌等多种井下安全问题，而煤矿井下通信网络对于解决井下安全问题十分重要，优秀的通信网络可以大幅度提升井下数据传输的质量。由于井下地理环境十分特殊，对井下通信网路技术的选择十分重要，3G技术是当前社会广泛使用的成熟的通信技术，为此本次设计选择3G技术作为井下通信网络。 在对我国现有井下安全监测系统进行深入研究的基础上，结合我国煤炭行业的实际情况，本文利用3G技术作为数据传输网络设计出井下安全监测系统。3G网络是中国提出的第三代移动通信标准TD-SCDMA，煤矿井下数据采集无线终端与上位机通过3G网络TD-SCDMA进行井下安全监测数据和命令的交换。 本设计主要分为3个部分，TD-SCDMA智能天线算法研究、井下数据终端设计和井上上位机设计。在井下进行数据通信时，复杂的地理环境和工作中产生的巨大噪音会对数据通信产生重大影响，产生多径效应、瑞利衰弱等多种干扰会严重影响通信质量，本文采用TD-SCDMA中的智能天线技术对上述问题加以解决，有效地提高了通信质量。井下数据终端将采集到的数据进行有效处理，利用网络协议通过无线模块LC6311(+)将数据传输到TD-SCDMA网络上，，对于终端微处理器的选择，采用的是ARM Cortex-M3为内核的STM32微控制器，实现终端内各个模块的整体控制。对于上位机的设计主要利用MFC来实现，上位机利用套接字实现和数据终端在TD-SCDMA网络上的数据通信。实验与仿真数据表明，该系统能够实现设计功能。
【关键词】：3G通信 井下监测 TD-SCDMA STM32
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD76;TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 国内外研究现状11-12
• 1.2.2 发展趋势12-13
• 1.3 本课题主要研究内容及结构安排13-14
• 第2章 总体解决方案及相关技术理论14-26
• 2.1 TD-SCDMA 网络介绍14-19
• 2.1.1 TD-SCDMA 网络系统架构14-15
• 2.1.2 TD-SCDMA 系统接口协议15-19
• 2.2 TD-SCDMA 网络的总体解决方案19-21
• 2.2.1 TD-SCDMA 网络的总体方案19-20
• 2.2.2 TD-SCDMA 网络系统的性能指标20-21
• 2.3 TD-SCDMA 网络智能天线技术21-25
• 2.3.1 智能天线基本概念21-22
• 2.3.2 智能天线信号方向图22-24
• 2.3.3 智能天线 MUSIC 算法24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 TD 网络数据终端 DTU 设计26-47
• 3.1 数据终端整体结构设计26-28
• 3.2 DTU 传输方式与组网的选择28-32
• 3.2.1 DTU 数据传输协议的选择29-30
• 3.2.2 DTU 的组网方案30-32
• 3.3 CPU 与 TD 模块的硬件接口设计32-38
• 3.3.1 微控制器 STM3232-33
• 3.3.2 TD-SCDMA 通信模块 LC6311(+)33-35
• 3.3.3 DTU 硬件接口电路35-38
• 3.4 DTU 系统的软件设计38-46
• 3.4.1 单片机与 TD 模块的软件设计39-40
• 3.4.2 TD 模块的初始化40-41
• 3.4.3 TCP/UDP 通信41-43
• 3.4.4 DTU 与服务器的通信43-45
• 3.4.5 DTU 消息类型具体描述45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 上位机软件系统设计47-57
• 4.1 软件系统设计分析47
• 4.2 上位机软件总体结构47-50
• 4.3 上位机软件关键技术50-53
• 4.3.1 MFC 框架及 Windows 编程机制50-51
• 4.3.2 网络通信技术51-53
• 4.4 上位机界面53-56
• 4.4.1 上位机界面窗口设计53-54
• 4.4.2 图形化数据显示模块54-55
• 4.4.3 数据库访问模块55-56
• 4.4.4 警报模块56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 系统测试分析57-63
• 5.1 系统整体实现57-59
• 5.1.1 数据终端实现57-58
• 5.1.2 上位机实现58-59
• 5.2 终端测试环境59-62
• 5.2.1 开发调试平台及调试工具59-60
• 5.2.2 无线数据终端 DTU 调试60-61
• 5.2.3 与上位机通信调试61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 崔杰;TD-SCDMA演进系统及无线资源管理技术研究[D];北京邮电大学;2010年

  本文关键词：矿用无线3G通信系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：338801