基于ZigBee技术的无线传感器网络研究

发布时间：2017-06-15 02:00

  本文关键词：基于ZigBee技术的无线传感器网络研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量分布的不同规格和功能的具有感知、计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的一个小范围的无线网络。其目的是协作和感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。 ZigBee是近两年才定型的无线通信技术，ZigBee在物理层和MAC层遵守IEEE802.15.4标准，网络层、应用层遵守ZigBee联盟制定的规范。在短距离低速率无线通信方面，有着蓝牙和无线局域网无法比拟的优势；在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具备广阔的市场。 ZigBee技术在无线传感器网络研究基础之上，建立井下无线实时环境监控系统，具有很好的市场前景，但是依然存在很多需要解决的问题。其中包括供电方式、节能机制、自组织网络形成、无线节点定位技术等。 本文首先介绍了ZigBee网络以及无线传感器网络的基础知识和研究现状；从贴近实用的角度说明了IEEE802.15.4物理层及MAC层标准，给出了组网算法的设计；并在此基础上提出了井下无线监控网络解决方案，设计了工作频率为2.4Ghz的无线数据传输模块；在软件方面，介绍了组网算法的实现，，给出了井下无线实时监控系统软件流程图。 作为实际应用系统的前期原理性实现，目前小范围实验网络运行良好，完成了预期的目标；该系统为无线传感器网络研究提供了一个新颖的系统开发平台。
【关键词】：无线传感器网络 IEEE802.15.4标准 ZigBee标准 组网
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 无线传感器网络的综述9-11
• 1.1.1 无线传感器网络的体系结构9-10
• 1.1.2 无线传感器网络的特点10-11
• 1.2 无线传感器网络的研究现状11-12
• 1.2.1 国外无线传感器网络研究现状11-12
• 1.2.2 国内无线传感器网络研究现状12
• 1.3 课题提出和主要目标12-13
• 1.4 论文的组织结构13-14
• 第二章 IEEE802.15.4/ZigBee简介14-30
• 2.1 ZigBee协议分析14-15
• 2.1.1 ZigBee协议概述14
• 2.1.2 ZigBee协议的优势14-15
• 2.1.3 ZigBee协议应用领域15
• 2.2 IEEE802.15.4标准15-30
• 2.2.1 IEEE802.15.4的主要特点16-18
• 2.2.2 PAN节点分类18
• 2.2.3 物理层(PHY)规范18-22
• 2.2.4 MAC子层规范22-28
• 2.2.5 安全服务28-30
• 第三章 ZigBee组网算法的设计30-47
• 3.1 概述30
• 3.2 网络拓扑结构及形成过程30-32
• 3.2.1 星形网络的形成31-32
• 3.2.2 点对点网络的形成32
• 3.3 组网算法32-47
• 3.3.1 原语概念34-35
• 3.3.2 信道扫描35-37
• 3.3.3 PAN网络的建立37-41
• 3.3.4 网络关联的建立41-47
• 第四章 硬件设计47-57
• 4.1 总体设计47-50
• 4.1.1 拓扑结构选择47-48
• 4.1.2 网络参数设定48-49
• 4.1.3 系统结构描述49-50
• 4.2 节点设计50-56
• 4.2.1 芯片的选用50-53
• 4.2.2 PCB印制板天线53-54
• 4.2.3 射频收发器与微控制器通信接口54-56
• 4.3 开发环境的介绍56-57
• 第五章 软件设计57-79
• 5.1 概述57
• 5.2 IEEE 802.15.4MAC/PHY软件系统57-63
• 5.2.1 MAC层的接口58-59
• 5.2.2 MAC的API函数59-60
• 5.2.3 数据类型的定义60-63
• 5.3 ZigBee组网算法的实现63-74
• 5.4 算法验证结果74-75
• 5.5 系统程序设计75-78
• 5.6 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-80
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-82
• 发表论文和参加科研情况说明82-83
• 致谢83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李磊;米楚明;张少杰;;ZigBee无线传输技术在煤矿应急救援中的应用[J];陕西煤炭;2010年03期

2 夏东海;杨金峰;朱明;王殊;;基于功率优化的Zigbee无线火灾报警探测器[J];消防科学与技术;2011年12期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 李磊;米楚明;张少杰;;ZigBee无线传输技术在煤矿应急救援中的应用[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 李少娟;基于SDR的自组织网络的研究[D];西安科技大学;2008年

2 肖冬明;CAN总线+无线传输在煤矿集成监测中的应用研究[D];湖南科技大学;2008年

3 周涛;基于Zigbee技术的无线传感器网络平台的设计与研究[D];新疆大学;2009年

4 李辉;水力机组无线振动监测及支持向量机故障诊断系统研究[D];西安理工大学;2009年

5 宋杰;无线传感器网络节点设计及Delphi监控软件开发[D];河北大学;2010年

6 路娟;基于ZigBee网络的电信机房动力环境远程监控系统的设计研究[D];太原理工大学;2012年

7 曾彬洋;油气站场无线传感器网络的设计及分簇路由的研究[D];西南石油大学;2012年

8 徐扬;物联网技术在起重机监控系统中的应用研究[D];南京邮电大学;2012年

9 李鑫;基于ARM的ZigBee无线通信系统研究与实现[D];上海交通大学;2009年

  本文关键词：基于ZigBee技术的无线传感器网络研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：451085