基于自组织的超宽带无线通信可靠性技术研究
发布时间：2022-02-19 20:31
现如今,无线传感网络的应用案例越来越多,在舱内环境下,需要解决的问题主要包括多径干扰、障碍阻挡、噪声干扰等因素。传统的无线通信技术如Zigbee、蓝牙等在传输速率和抗干扰能力上较为不足,因此本课题以超宽带通信技术（Ultra Wide Band,UWB）为基础,研究高可靠性的UWB树状网络。在软件方面,通过数据帧上报、算法分析以及命令帧下达等方式,实现了网络的频谱决策和动态拓扑自适应两大主要功能,以及本地速率统计、噪声检测、同步跳频等配套功能。其中,本地速率统计功能可以统计出节点的通信速率;噪声检测功能可以获取环境中的干扰情况;频谱决策功能可以在网络信道有较大干扰时,通过全网络跳频的方式更换信道;动态拓扑自适应算法可以根据节点的堵塞情况,动态改变树状拓扑的结构,从而缓解网络的通信阻塞。在硬件电路方面,本课题考虑低功耗和数据采集要求,设计了相应的单片机系统、数据采集模块以及相应的外设接口。经过测试,硬件电路可正常工作,并完成数据收发功能,且最大通信速率达到2.7Mbps,实际误码率控制在5%以下,当通信速率为178Kbps时,误码率低至0.7%。同时,系统能够在干扰较大的场景中实现频谱切...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外研究现状简析
1.3 研究的目的和意义
1.4 课题主要研究内容
第2章 超宽带无线数据采集系统的设计与实现
2.1 引言
2.2 无线传感节点的设计
2.2.1 传感器节点与路由节点设计
2.2.2 主协调器节点设计
2.3 高精度ADC数据采集模块
2.4 功耗分析
2.5 本章小结
第3章 系统软件的设计与实现
3.1 引言
3.2 系统软件总体框架图
3.3 本地速率统计与上报功能的实现
3.3.1 速率统计功能的实现
3.3.2 本地速率上报功能的实现
3.4 噪声数据的收集
3.5 振动传感器数据采集与上报
3.5.1 数据采集功能的实现
3.5.2 数据上报功能的实现
3.6 频谱决策算法
3.6.1 基于Majority法则的决策硬融合方式
3.6.2 本地硬决策的上报与接收
3.6.3 频谱决策算法在单片机上的移植
3.6.4 网络同步跳频的实现
3.7 树状网络动态拓扑自适应算法
3.7.1 动态拓扑自适应算法设计
3.7.2 动态拓扑自适应算法的仿真分析
3.7.3 动态拓扑自适应算法的实现
3.8 本章小结
第4章 网络功能与可靠性测试
4.1 数据采集与通信功能测试
4.1.1 最大通信速率测试与误码率测试
4.1.2 网络通信速率测试
4.1.3 数据传输功能测试
4.2 频谱决策功能测试
4.3 动态拓扑自适应功能测试
4.3.1 本地速率统计功能测试
4.3.2 动态拓扑自适应算法功能测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]超宽带纳秒脉冲在带通滤波器中传输特性研究[J]. 梁勤金,王艳,石小燕. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(06)
[2]多径效应对航向信标系统电磁环境影响分析[J]. 朱峰,翁文雯,谢雨轩,杨晓嘉,叶家全. 系统工程与电子技术. 2019(12)
[3]精位科技 做UWB定位技术领域的“隐形冠军”[J]. 许小燕. 产城. 2019(03)
[4]IEEE802.11a WLAN干扰环境下的UWB WBAN系统可靠性研究[J]. 王瑞,贺鹏飞,冯现豪. 通信技术. 2017(06)
[5]基于DW1000的超宽带室内定位系统设计[J]. 解延春,唐佳,倪荣霈,许鲁宁. 数字技术与应用. 2016(04)
[6]超宽带无线通信技术的研究[J]. 武兴佩,王琼,李萌. 信息通信. 2015(12)
[7]商空间WSN动态拓扑分簇路由算法[J]. 李宇,徐健锋,涂敏,张远健,许园,刘清. 小型微型计算机系统. 2015(08)
[8]基于UWB的多径接收算法改进与研究[J]. 杨英杰,王晓峰,杨帆. 东北电力大学学报. 2015(02)
[9]超宽带脉冲通信技术研究[J]. 李慧. 信息通信. 2013(02)
[10]无线传感器网络分布式频谱检测研究[J]. 党月芳,徐启建,张杰. 中国电子科学研究院学报. 2012(01)
硕士论文
[1]基于IEEE802.15.4的舱内超宽带通信组网技术研究[D]. 李钦鹤.哈尔滨工业大学 2019
[2]密闭舱体内高可靠性TR无线通信关键技术与方法研究[D]. 郭洪龙.电子科技大学 2017
[3]协作频谱感知中的信息融合算法研究[D]. 樊琴.西安电子科技大学 2014
[4]认知无线电中协作频谱感知算法研究[D]. 于美婷.西安电子科技大学 2013
[5]针对WSN分割网络攻击的应对策略研究[D]. 张建顺.北方工业大学 2012
[6]拓展距离超宽带组网关键技术研究[D]. 刘伟.解放军信息工程大学 2011
本文编号：3633568
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外研究现状简析
1.3 研究的目的和意义
1.4 课题主要研究内容
第2章 超宽带无线数据采集系统的设计与实现
2.1 引言
2.2 无线传感节点的设计
2.2.1 传感器节点与路由节点设计
2.2.2 主协调器节点设计
2.3 高精度ADC数据采集模块
2.4 功耗分析
2.5 本章小结
第3章 系统软件的设计与实现
3.1 引言
3.2 系统软件总体框架图
3.3 本地速率统计与上报功能的实现
3.3.1 速率统计功能的实现
3.3.2 本地速率上报功能的实现
3.4 噪声数据的收集
3.5 振动传感器数据采集与上报
3.5.1 数据采集功能的实现
3.5.2 数据上报功能的实现
3.6 频谱决策算法
3.6.1 基于Majority法则的决策硬融合方式
3.6.2 本地硬决策的上报与接收
3.6.3 频谱决策算法在单片机上的移植
3.6.4 网络同步跳频的实现
3.7 树状网络动态拓扑自适应算法
3.7.1 动态拓扑自适应算法设计
3.7.2 动态拓扑自适应算法的仿真分析
3.7.3 动态拓扑自适应算法的实现
3.8 本章小结
第4章 网络功能与可靠性测试
4.1 数据采集与通信功能测试
4.1.1 最大通信速率测试与误码率测试
4.1.2 网络通信速率测试
4.1.3 数据传输功能测试
4.2 频谱决策功能测试
4.3 动态拓扑自适应功能测试
4.3.1 本地速率统计功能测试
4.3.2 动态拓扑自适应算法功能测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]超宽带纳秒脉冲在带通滤波器中传输特性研究[J]. 梁勤金,王艳,石小燕. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(06)
[2]多径效应对航向信标系统电磁环境影响分析[J]. 朱峰,翁文雯,谢雨轩,杨晓嘉,叶家全. 系统工程与电子技术. 2019(12)
[3]精位科技 做UWB定位技术领域的“隐形冠军”[J]. 许小燕. 产城. 2019(03)
[4]IEEE802.11a WLAN干扰环境下的UWB WBAN系统可靠性研究[J]. 王瑞,贺鹏飞,冯现豪. 通信技术. 2017(06)
[5]基于DW1000的超宽带室内定位系统设计[J]. 解延春,唐佳,倪荣霈,许鲁宁. 数字技术与应用. 2016(04)
[6]超宽带无线通信技术的研究[J]. 武兴佩,王琼,李萌. 信息通信. 2015(12)
[7]商空间WSN动态拓扑分簇路由算法[J]. 李宇,徐健锋,涂敏,张远健,许园,刘清. 小型微型计算机系统. 2015(08)
[8]基于UWB的多径接收算法改进与研究[J]. 杨英杰,王晓峰,杨帆. 东北电力大学学报. 2015(02)
[9]超宽带脉冲通信技术研究[J]. 李慧. 信息通信. 2013(02)
[10]无线传感器网络分布式频谱检测研究[J]. 党月芳,徐启建,张杰. 中国电子科学研究院学报. 2012(01)
硕士论文
[1]基于IEEE802.15.4的舱内超宽带通信组网技术研究[D]. 李钦鹤.哈尔滨工业大学 2019
[2]密闭舱体内高可靠性TR无线通信关键技术与方法研究[D]. 郭洪龙.电子科技大学 2017
[3]协作频谱感知中的信息融合算法研究[D]. 樊琴.西安电子科技大学 2014
[4]认知无线电中协作频谱感知算法研究[D]. 于美婷.西安电子科技大学 2013
[5]针对WSN分割网络攻击的应对策略研究[D]. 张建顺.北方工业大学 2012
[6]拓展距离超宽带组网关键技术研究[D]. 刘伟.解放军信息工程大学 2011
本文编号：3633568
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3633568.html
