面向物联网的数据通信软件设计与休眠算法的研究

发布时间：2022-08-01 13:21

　　随着科学技术的大力开展,关于物联网的应用在日常生活中随处可见,与物联网相关的技术也在不断更新发展中,并出现了低带宽、远距离、能做到大量连接的以物联网应用而设计的低功耗广域网。在低功耗广域网技术中,Lo Ra、NB-IoT脱颖而出,并成为物联网基础设施建设中的一个重要发展方向。如何合理有效的减少能耗、节约内存、又能保证网络性能的物联网传输系统成为许多学者的研究重点。本文以物联网数据通信系统为基础,对物联网数据通信软件设计和节能休眠机制进行研究,减少终端节点能量消耗。物联网数据通信软件系统基于ARM内核的开发板STM32搭载无线收发模块SX1278及外部设备进行软件开发,由Contiki操作系统完成对系统的整体调度,并使用KEIL U5集成工具完成开发。首先,对物联网数据通信系统进行介绍,对软件开发的硬件平台以及集成开发环境进行介绍。其次,设计了终端节点和网关的软件通信结构,完成终端节点和多模网关之间的可靠传输,具体地包括组网方式、封装帧格式、内存管理、确认回复等。接着,利用有人物联网云平台作为人机交互界面,对数据进行显示以及对设备进行配置和控制等。最后,对物联网数据通信软件系统进行功能测... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
        1.1.1 物联网体系架构
        1.1.2 低功耗广域网技术
        1.1.3 论文的研究意义
    1.2 国内外研究现状及趋势
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 国内外物联网应用案例
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 论文组织结构
第2章 物联网数据通信软件设计的关键技术
    2.1 引言
    2.2 物联网数据传输系统的总线类型
    2.3 Modbus协议
    2.4 系统中采用的通信技术
        2.4.1 LoRa长距离无线通信技术
        2.4.2 NB-IoT长距离无线通信技术
        2.4.3 WiFi近距离无线通信技术
    2.5 物联网操作系统
    2.6 强化学习方法
        2.6.1 Q-Learning方法
        2.6.2 Sarsa方法
    2.7 本章小结
第3章 物联网数据通信软件设计
    3.1 引言
    3.2 物联网数据通信系统与硬件平台
        3.2.1 物联网数据通信系统架构
        3.2.2 硬件设计平台
        3.2.3 集成开发环境
    3.3 终端节点与多模网关通信软件设计
        3.3.1 物联网数据通信系统软件设计结构
        3.3.2 组网方式
        3.3.3 数据帧格式
        3.3.4 内存管理
        3.3.5 终端节点和网关通信流程
    3.4 Contiki系统调度设计
        3.4.1 终端节点数据收发调度设计
        3.4.2 多模网关数据收发调度设计
    3.5 物联网通信软件系统实现
    3.6 本章小结
第4章 自适应休眠算法的研究
    4.1 引言
    4.2 网络模型及MDP相关定义
        4.2.1 马尔科夫决策过程介绍
        4.2.2 网络模型
        4.2.3 相关定义
    4.3 基于Q-Learning的强化学习算法
        4.3.1 强化学习概念
        4.3.2 基于Q-Learning算法的休眠策略
    4.4 仿真与性能分析
        4.4.1 仿真参数
        4.4.2 性能分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]深度强化学习研究综述[J]. 赵星宇,丁世飞.  计算机科学. 2018(07)
[2]面向物联网应用的嵌入式ModBus协议分析与实现[J]. 王佩,陈金鹰,童焦龙.  仪表技术与传感器. 2018(07)
[3]基于循环队列缓冲的Lora通信数据终端设计与研发[J]. 董正凯,叶彦斐.  工业控制计算机. 2018(05)
[4]一种自定义SPI总线协议的设计与实现[J]. 雷红.  信息通信. 2017(05)
[5]基于Q学习和TD误差的传感器节点任务调度算法[J]. 徐祥伟,魏振春,冯琳,张岩.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]低功耗广域网络技术综述[J]. 郑宁,杨曦,吴双力.  信息通信技术. 2017(01)
[7]深度强化学习综述[J]. 刘全,翟建伟,章宗长,钟珊,周倩,章鹏,徐进.  计算机学报. 2018(01)
[8]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添.  移动通信. 2016(21)
[9]深度学习中的无监督学习方法综述[J]. 殷瑞刚,魏帅,李晗,于洪.  计算机系统应用. 2016(08)
[10]基于Q学习的无线传感器网络自组织方法研究[J]. 章韵,王静玉,陈志,鲍贵城,周峰,扈罗全.  传感技术学报. 2010(11)

硕士论文
[1]基于Contiki操作系统的无线传感器网络节点的设计与实现[D]. 盛李立.武汉工程大学 2012



本文编号：3667525