基于zigbee技术的飞机机身强度测试节点及传输算法研究

发布时间：2017-12-23 02:33

  本文关键词：基于zigbee技术的飞机机身强度测试节点及传输算法研究　出处：《西安电子科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 飞机机身强度测试 ZigBee 压电元件 C2530 Z-Stack 无线传感网络 应变片

【摘要】：各类型号的飞机在飞行过程中,机身尤其是机翼部分会遇到比较复杂的受力情况。当飞机以高速飞行的时候,升力与重力更是会给机身以很大的压力,造成过载现象。为了能承受高过载量,确保稳定飞行,需要强度非常优秀的飞机机身。因此,飞机机身在各类情况下,尤其是极限情况下的形变和强度特性测试,是飞机试飞和定型工作中的重要内容。当前的飞机强度测试场景主要分为两种,一种是探伤类测试,以使用激光、超声波等手段进行无损探伤为主;而在风洞、静力、冲击测试等需要动态的、大面积的数据的场合,则通常采用压电元件(应变片等)加上信号线、电桥电路、运放、ADC芯片、微处理器芯片构成的有线测量方案。此类方案的主要缺点在于系统中的应变片等传感器是通过信号线连接的,所以整个测试系统的线路非常繁杂,而这使得系统的安装和拆卸变得很困难,在一定程度上影响了飞机强度测试工作的速度和效率。ZigBee是一种最近比较流行,并且相对成熟的物联网解决方案。它具有功耗低、网络容量大、通信保密性好、信道较多、支持的拓扑类型多等一系列优点,非常适合用在大型、超大型的测试网络中。这为飞机机身强度测试系统的无线网络化提供了通信技术基础。本文的主要工作在于,创新性的将ZigBee无线传感网络应用在飞机机身强度测试这一领域中,并为此研制了全功能的智能测试节点,且对节点组成的网络的拓扑结构做出了自己的思考和优化。为了提升测试精度,我们在ADC芯片选型、测试电路调试、测量单元物理结构等方面均做了优化;而为了使测量系统在升级到超大规模节点时仍然具有可行性(实用中可能有10K级别的测量节点),我们在ZigBee网络拓扑设计、通信算法优化方面做了比较多的设计和仿真工作,设计了“树形网广播对时”方案和“树形网+菊花链子网”两种信号传输或网络拓扑方案;在测试中,使用工程塑料板模拟了飞机机身,并安装了测试节点,变换了几种形变情况,进行了形变实际测试;为了克服实际使用的节点数量不够的困难,使用软件仿真了我们的网络拓扑,并实际制作了若干节点,进行了网络通信测试;通信中,使用Packet_Sniffer抓包软件对测试节点的无线数据进行了抓包分析,对方案设计进行了对比和校正,确保了我们的实验用小规模ZigBee测试网络通信的正常进行,检验了方案的可行性。最终,我们的软件仿真(基于Linux下的NS2软件)、实际测试(基于Z-Stack协议栈修改软件协议)、通信抓包测试均得到了比较符合预期的结果,证明了本方案的可行性,对飞机机身强度测试工作的无线传感网络化做出了自己的探索,并在展望中提出了论文研究方案的改进思路和优化方向。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V215.2

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本文编号：1322089