移动感控系统的性能优化方法的研究

发布时间：2017-08-24 21:41

  本文关键词：移动感控系统的性能优化方法的研究

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【摘要】：随着人类社会进入一个更加信息化的、更加网络化的新世纪,世界各国对态势感知方向的研究越来越深入。对态势感知的研究也驱动了感控网络等方向的发展。感控网络可以实现在各种复杂环境的信息感知,其实现借助了无线传感器网络技术。广泛部署的传感器节点,通过建立的无线网络结构,定期采集环境信息传回到汇聚平台,这种态势感知的实现方式具有实现简单、成本低、效果好的优点。为了增强移动感控系统的感知能力,保证模块智能化工作有效降低能耗,同时改进网络协议保证网络的安全性、完整性和可靠性。本文以实际项目为依托,通过充分研究感控网络技术,在第二代平台实现的基础上,在模块结构设计、模块控制机制、无线传感器网络协议等方面提出改进。最后实现了一个感知能力更强、模块控制更智能、网络传输更可靠的移动感控系统。本文的工作主要从以下几方面展开:首先,为了增强系统的感知能力。本文在第二代平台的实现基础上,调整和改进了音频、图像、WIFI等模块的结构设计,选择具有更强传感器扩展能力的Arduino来实现气压、振动等传感器功能,移植了USB接口的图像传感器和WIFI模块;其次,为了实现模块智能化控制,本文根据模块采集的资源需求和采集规律,实现了完全自动、半自动、手动三种形式的模块自适应重构机制,实现模块的智能化工作。同时根据数据的变化规律反馈控制模块采集速率,本文实现了智能采集控制策略,有效控制模块采集同时降低节点能耗;再次,为了完善数据传输路由协议功能,本文从网络数据传输安全性和完整性以及控制下发三方面对协议进行优化。其中控制下发为智能采集控制策略提供支持。同时为了有效应对协调器故障造成的网络失效问题,本文实现了协调器单点故障处理机制,使失效网络重新工作;最后,本文对设计实现的优化方案进行测试和验证。证明系统具有较强的感知能力,平台可以自适应的重构不同模块,此外还证明了网络协议具有较好的网络性能,可以保证网络数据传输的安全性和完整性,同时还可以对协调器出现的单点故障进行有效处理。本文的研究表明经过模块结构和控制优化设计和改进移动感知控制网络协议实现的移动感控系统,具有较强的环境信息感知能力,并且传输过程保障了数据的安全性和完整性。能够有效应对协调器造成的网络失效保证可靠性,具有良好的实际应用价值。
【关键词】：Arduino 无线传感器网络 网络安全性和完整性 协调器单点故障
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 感控节点的相关研究11-12
• 1.2.2 无线传感器网络协议的相关研究12-15
• 1.3 论文主要研究内容15-16
• 1.4 论文结构16-18
• 第2章 移动感控系统硬件优化设计与实现18-26
• 2.1 移动感控系统硬件结构18-19
• 2.2 移动感控系统集成优化设计19-20
• 2.3 移动感控系统集成优化设计的实现20-25
• 2.3.1 感知节点智能平台模块结构优化设计的实现20-21
• 2.3.2 实现USB图像采集和WIFI模块功能21-24
• 2.3.3 实现气压传感器和振动传感器功能24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 移动感控系统软件优化设计与实现26-51
• 3.1 移动感控系统软件结构26
• 3.2 移动感控系统模块控制优化设计26-29
• 3.2.1 模块自适应重构机制设计27-28
• 3.2.2 系统智能采集策略的设计28-29
• 3.3 移动感知控制网络协议的改进设计29-39
• 3.3.1 控制下发协议的研究30-34
• 3.3.2 网络数据传输安全性和完整性保障机制设计34-36
• 3.3.3 协调器单点故障处理机制36-39
• 3.4 移动感控系统智能演示系统设计39-40
• 3.5 移动感控系统模块控制优化实现40-43
• 3.5.1 模块自适应重构机制的实现40-42
• 3.5.2 系统智能采集策略的实现42-43
• 3.6 移动感知控制网络协议改进设计的实现43-49
• 3.6.1 控制下发协议的实现44-45
• 3.6.2 网络数据传输安全性和完整性保障机制的实现45-46
• 3.6.3 协调器单点故障处理机制的实现46-49
• 3.7 移动感控系统智能演示系统的实现49
• 3.8 本章小结49-51
• 第4章 系统综合测试与分析51-70
• 4.1 原型验证系统的基本硬件参数51-54
• 4.2 感知网原型验证系统综合运行测试54-65
• 4.2.1 测试目的54
• 4.2.2 测试方案54-55
• 4.2.3 测试结果及分析55-65
• 4.3 改进的移动感知控制网络协议的测试65-69
• 4.3.1 测试目的65
• 4.3.2 测试方案65-66
• 4.3.3 测试结果及分析66-69
• 4.4 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78

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本文编号：733283