气动系统高速无线通信技术研究

发布时间：2017-07-02 06:10

  本文关键词：气动系统高速无线通信技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：21世纪,随着智能制造在气动领域的应用,气动系统对高速无线化的需求也越来越显著。因为气动系统数据传输对时效性的严格要求,所以高速无线通信不仅体现在通信速率上,而且对于通信延时的要求也很高。因此对适用于气动系统高速无线通信的研究变得极为重要。本文在研究常见的高速无线通信技术的基础上,对气动系统高速无线通信进行了深入研究,主要研究内容如下:1)确定高速无线通信的技术路径。在分析气动系统的有线传输特点基础上,明确了通信延时、通信速度以及通信模块安装等指标要求,并研究了常见无线通信技术特点、传输速度和延时,进而确定了一种自定义协议的高速无线通信技术路径。2)气动系统高速无线通信的软硬件设计。首先详细分析了造成通信延迟的原因、各个延时环节和降低通信延时的路径,在此基础上,通过Altium进行了通信模块的硬件电路设计,采用Keil开发平台进行软件程序设计。作为基本的通信模块,天线结构性能决定了通信效率,基于该无线技术的应用场景对小型化的要求,天线采用单极子结构的PCB天线,利用HFSS仿真软件进行了验证分析,完成了高速无线通信的软硬件搭建。3)单节点高速无线通信测试与仿真。针对单节点通信做了大量实验测试,测试了不同通信距离时的通信延时,并结合OPNET网络仿真进行了深入研究。为了提高通信效率、降低通信延时,利用HFSS对天线结构进行了优化分析,采用倒F型结构PCB天线。4)多节点网络高速无线通信测试与仿真。首先分析了常见的多节点网络结构和网络层次,并根据NRF24L01的硬件特性设计了多节点网络协议。然后,实验测试了多节点网络下的通信延时,测试结果与单节点的测试结果一致,但是偶尔会发生整个网络延时剧增现象。延时剧增现象表明网络中存在大量冲突,为了解决网络的冲突,本文建立了网络冲突的数学模型,并通过自定义退避算法协议,降低网络冲突,最后通过OPNET仿真表明退避算法具有良好的效果。
【关键词】：气动系统高速无线通信 通信延时 多节点网络协议 退避算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景与研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势12-17
• 1.2.1 气动技术的应用现状12-13
• 1.2.2 高速无线通信技术现状13-16
• 1.2.3 高速无线通信技术的发展趋势16-17
• 1.3 课题研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第二章 气动系统高速无线通信技术原理19-28
• 2.1 高速无线通信的理论基础19-21
• 2.1.1 高速无线通信的基本原理和定义19-20
• 2.1.2 无线通信延时的产生20
• 2.1.3 无线通信延时的定义20-21
• 2.1.4 高速无线通信的影响21
• 2.2 电波传输及天线分析21-25
• 2.2.1 天线基础22-23
• 2.2.2 无线传输中的增益与损耗23-25
• 2.3 组网网络技术原理25-27
• 2.3.1 网络分层模型25
• 2.3.2 网络拓扑结构25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 气动系统高速无线通信的技术路径28-51
• 3.1 气动系统高速无线通信需求分析28-31
• 3.1.1 数据采集28-29
• 3.1.2 高速无线通信系统29-30
• 3.1.3 无线组网网络30
• 3.1.4 无线通信模块的安装30-31
• 3.2 高速无线通信技术路径31-32
• 3.3 系统硬件组成32-42
• 3.3.1 主控芯片选型32
• 3.3.2 收发芯片32-35
• 3.3.3 天线设计35-39
• 3.3.4 中心节点设计39-41
• 3.3.5 子节点设计41-42
• 3.4 系统软件设计42-48
• 3.4.1 软件开发平台简介42-43
• 3.4.2 帧结构43-44
• 3.4.3 数据结构44
• 3.4.4 发送过程44-46
• 3.4.5 接收过程46-47
• 3.4.6 其他软件设置47-48
• 3.5 多节点网络48-50
• 3.5.1 网络结构48-49
• 3.5.2 网络协议49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 基于NRF24L01的单节点高速无线通信设计51-67
• 4.1 传输距离51
• 4.2 传输延时51-53
• 4.3 OPNET仿真测试53-55
• 4.3.1 网络组织结构与建模53-54
• 4.3.2 仿真结果与分析54-55
• 4.4 通信延时实测55-59
• 4.4.1 数据传输55-56
• 4.4.2 实验验证测试56-57
• 4.4.3 室外试验测试57-59
• 4.4.4 实测结果分析59
• 4.5 通信模块天线优化分析59-66
• 4.5.1 天线结构建模59-60
• 4.5.2 天线结构尺寸的仿真优化60-63
• 4.5.3 优化后的天线性能63-65
• 4.5.4 实验测试65-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 高速无线通信多节点网络设计及优化67-80
• 5.1 通信延时实测67-69
• 5.1.1 单节点测试67-68
• 5.1.2 多节点测试68
• 5.1.3 实测结果分析68-69
• 5.2 基于网络冲突的优化69-74
• 5.2.1 网络冲突模型69-72
• 5.2.2 退避算法72-74
• 5.2.3 程序实现74
• 5.3 OPNET网络仿真74-79
• 5.3.1 网络域模型74-75
• 5.3.2 节点域模型75
• 5.3.3 进程域模型75-76
• 5.3.4 仿真结果及分析76-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 课题总结80-81
• 6.2 未来展望81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86
• 附录一 发送节点电路图86-88
• 附录二 发送节点程序88-90

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Bill Pechey;;三技术并驾高速无线[J];每周电脑报;2004年18期

2 ;邮电高速无线寻呼网[J];电信科学;1997年03期

3 叶宏光,吴志斌;高速无线寻呼发射机[J];移动通信;1998年06期

4 ;11n落地倒计时[J];微电脑世界;2007年12期

5 ;技术趋势[J];个人电脑;2002年08期

6 ;独辟蹊径的22M家族[J];微电脑世界;2003年07期

7 ;日本开发出超高速无线通信技术[J];广西农业机械化;2004年03期

8 林长星;张健;邵贝贝;;高速无线通信技术研究综述[J];信息与电子工程;2012年04期

9 ;我校第一项创新基金项目“高速无线互联网系统设备”通过验收[J];华中科技大学学报;2001年04期

10 ;玉仍有暇 部署802.11n莫急于一时[J];计算机与网络;2008年Z1期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 沈连丰;程时昕;;高速无线互联网的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 程永来;2010年亚太地区Wi-Fi服务市场将达13亿美元[N];网络世界;2006年

2 ;“随e行”： 让商务人士高速无线上网子剑[N];科技日报;2003年

3 张建勋　记者 李娟;三年内 金马湖区域可高速无线上网[N];成都日报;2008年

4 谷雨;高速无线连接触手可及[N];中国计算机报;2007年

5 本报记者 陈岩 江汉 张小燕 谢慧敏;抢世界制高点[N];湖北日报;2000年

6 ;尽情演绎高速无线[N];网络世界;2003年

7 侯;Verizon无线与联想在美推高速无线方案[N];计算机世界;2005年

8 ;纽约也Wi-Fi[N];计算机世界;2003年

9 本报记者 刘国芳;高速无线IP技术前景广阔[N];中国证券报;2000年

10 烽火网络 柳嘉;为高速无线互联保驾护航[N];通信产业报;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 丁海涛;气动系统高速无线通信技术研究[D];电子科技大学;2016年

2 祁建;高速无线链路的容量估算方法研究与实现[D];东南大学;2006年

3 牟澄磊;高速无线系统中的编解码技术及硬件实现[D];东南大学;2004年

4 刘凯;中高速无线传感网络研究及基带板硬件设计与实现[D];华南理工大学;2011年

5 张R

本文编号：508771