基于多节点协同定位频谱感知实验研究
发布时间：2020-12-18 03:21
随着人类社会的飞速发展,人们对通信的使用越来越广泛,同时也对通信技术提出了更高的要求,而频谱资源是有限的,频谱感知作为一个提高其利用率的前提条件越来越成为研究的重点。本文利用分布式思想将一段宽频带分成若干个窄带频段,利用无线传感器网络节点实现数据采集和传输,同时还研究了多节点协同定位,并改进了经典的APIT自定位算法。在频谱感知方面,采用多组低速率采样的A/D进行信号采样,通过基于信号时延和多速率的频率估计算法对频谱进行恢复,并对这两种频率估计算法进行了改进,同时还对噪声阈值进行了分析和研究。本文的研究工作如下所示,具体包括:1)详细的研究了频谱感知与多节点协同定位技术,对主要的几种频谱感知技术进行了相应的介绍,并比较了这几种频谱感知技术的优缺点;对无线传感器网络概述、特点和应用做了介绍,并研究了几种经典的节点自定位算法,同时对其中一些算法进行了仿真和分析;2)在构建硬件系统架构方面,本文采用双处理器架构。采用FPGA实现对信号数据的采集与传输,单片机msp430实现多节点协同定位和时间同步,并通过Quartus Ⅱ软件自带的SignalTap Ⅱ对采集的时域信号进行了仿真分析,在多节...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３利用射频信号和超声波信号的ＴＤＯＡ的测距原理??
图３．１是信标节点的组成框图，３．２是其他节点的组成框图，相对于信离通信芯片和ＧＰＳ／北斗定位模块，下图３．３是无线传感器网络系统框图。??短距离无线传输模块???????ＦＰＧＡ?处?串口?ｍｓｐ４３０????＜?＞?￣＾远距离传输模块??理器?单片机????ＧＰＳ定位模块??图３．１信标节点的组成框图??ＦＰＧＡ?处?串口?ｍｓｐ４３０??＜＾＝＝Ｃ＞?＾?ｘ?？短距离无线传输模块??理器?单片机????图３．２其他节点组成框图??
公司生产的高速模速转换器，采用单电源供电，具有误差校正逻辑的多级差分流水结构，??保证在６５Ｍｓｐｓ和５０Ｍｓｐｓ的采样率下获得精确的１２位数据。??基本原理是如下图３．６所示，前置滤波电路是为了防止高频信号混叠到基带中。接??下来是采样／保持电路，通过时钟控制使连续的时域信号成为处理器能够处理的离散信??号。最后的量化和编码则是对信号进行转化，将离散的信号量化为二进制码输出。??＊（ｔ）?〇—？?－＊?—’—?＾?■、金－＊－〇?ｙ?（．ＩｃＴＨ?）??前置滤波采样／保持量化编码??图３．６?Ａ／Ｄ工作原理图??该部分Ａ／Ｄ采样模块设计采用多个ＡＤ９２２６和ＡＤ９２３５，实现不同Ａ／Ｄ的不同速率??和延时采样，获得信号样本数据。模块采用单电源＋５Ｖ供电，每个通道相互独立，每路??信号的输入电压范围是－５Ｖ到＋５Ｖ之间，原理图如下图３．７所示。??３Ｗ７Ｙ￣?????１．０Ｖ—３３１１?！??〇???－ｆ－０?ＶＩＭＡ?ｒ—ｉ??ｒ—＾ｘｌｖｉＮＢ?°－ＶＦ＝Ｐ??３３１１?ＣＡＰＴ?＜＞??２Ｖ?．?＋??ｊ?＇丨???０?ＶＲＥＦ??Ｉ?????Ｏ?ＲＥＦＣＯＭ?＝：０．１＃??七Ｉ??Ｖ??图３．７?Ａ／Ｄ采样原理图??３．１．５串口通信模块设计??该部分串口通信的设计，既可以实现与ＰＣ机通信，又可以与ｍｓＰ４３０单片机通信。??实现串口通信的几个基本模块包括：时钟分频、接收模块和发送模块。将三个模块加以??适当控制，即可实现完整的串口通信功能。??本文中的串口通信采用的波特率为９６００ｂｐｓ／ｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UM220的北斗接收机及WEB终端设计[J]. 周晓,郑定超,方玖琳. 计算机测量与控制. 2016(03)
[2]同步轨道SAR电离层影响分析与仿真研究[J]. 李雨龙,张弘毅,黄丽佳,胡东辉,丁赤飚. 电子测量技术. 2014(09)
[3]基于QuartusII的数字电路实验教学整合的实践探索[J]. 袁乐民,陈军. 自动化与仪器仪表. 2014(08)
[4]无线宽带技术解析[J]. 谭立新. 移动通信. 2014(11)
[5]基于SimpliciTI协议的无线自组织网络系统设计[J]. 张颖,李俊甫,杨臻. 自动化仪表. 2012(09)
博士论文
[1]军用认知无线通信系统中的关键技术研究[D]. 李绍胜.北京邮电大学 2011
[2]基于凸优化的参数化稀疏估计理论及其应用[D]. 刘翼鹏.电子科技大学 2011
[3]无线传感器网络中若干安全问题研究[D]. 陈海光.复旦大学 2008
[4]基于认知无线电的分级频谱共享网络关键技术研究[D]. 陈劼.电子科技大学 2008
[5]无线传感器网络分布式节点定位方法研究[D]. 刘克中.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]认知无线电网络中协作频谱感知算法研究[D]. 王浩.湖南大学 2015
[2]无线传感器网络节点定位与移动锚节点路径规划[D]. 蒲石.华东理工大学 2014
[3]认知无线电中频谱感知技术研究[D]. 马超.河北大学 2013
[4]认知无线电中协作频谱感知算法研究[D]. 郭军平.东北大学 2013
[5]基于注水算法的认知无线电功率分配研究[D]. 杨小龙.哈尔滨工业大学 2012
[6]认知无线电中的频谱感知技术研究[D]. 漆春梅.电子科技大学 2009
[7]基于无需测距的无线传感器网络节点定位算法研究[D]. 李峙.华中师范大学 2008
[8]无线网络的研究[D]. 夏佳.江南大学 2008
[9]无线传感器网络技术在新疆地区反恐怖作战中的应用[D]. 刘雷.国防科学技术大学 2007
[10]基于循环谱相关的调制方式识别的研究[D]. 陈洄.北京交通大学 2006
本文编号：2923255
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３利用射频信号和超声波信号的ＴＤＯＡ的测距原理??
图３．１是信标节点的组成框图，３．２是其他节点的组成框图，相对于信离通信芯片和ＧＰＳ／北斗定位模块，下图３．３是无线传感器网络系统框图。??短距离无线传输模块???????ＦＰＧＡ?处?串口?ｍｓｐ４３０????＜?＞?￣＾远距离传输模块??理器?单片机????ＧＰＳ定位模块??图３．１信标节点的组成框图??ＦＰＧＡ?处?串口?ｍｓｐ４３０??＜＾＝＝Ｃ＞?＾?ｘ?？短距离无线传输模块??理器?单片机????图３．２其他节点组成框图??
公司生产的高速模速转换器，采用单电源供电，具有误差校正逻辑的多级差分流水结构，??保证在６５Ｍｓｐｓ和５０Ｍｓｐｓ的采样率下获得精确的１２位数据。??基本原理是如下图３．６所示，前置滤波电路是为了防止高频信号混叠到基带中。接??下来是采样／保持电路，通过时钟控制使连续的时域信号成为处理器能够处理的离散信??号。最后的量化和编码则是对信号进行转化，将离散的信号量化为二进制码输出。??＊（ｔ）?〇—？?－＊?—’—?＾?■、金－＊－〇?ｙ?（．ＩｃＴＨ?）??前置滤波采样／保持量化编码??图３．６?Ａ／Ｄ工作原理图??该部分Ａ／Ｄ采样模块设计采用多个ＡＤ９２２６和ＡＤ９２３５，实现不同Ａ／Ｄ的不同速率??和延时采样，获得信号样本数据。模块采用单电源＋５Ｖ供电，每个通道相互独立，每路??信号的输入电压范围是－５Ｖ到＋５Ｖ之间，原理图如下图３．７所示。??３Ｗ７Ｙ￣?????１．０Ｖ—３３１１?！??〇???－ｆ－０?ＶＩＭＡ?ｒ—ｉ??ｒ—＾ｘｌｖｉＮＢ?°－ＶＦ＝Ｐ??３３１１?ＣＡＰＴ?＜＞??２Ｖ?．?＋??ｊ?＇丨???０?ＶＲＥＦ??Ｉ?????Ｏ?ＲＥＦＣＯＭ?＝：０．１＃??七Ｉ??Ｖ??图３．７?Ａ／Ｄ采样原理图??３．１．５串口通信模块设计??该部分串口通信的设计，既可以实现与ＰＣ机通信，又可以与ｍｓＰ４３０单片机通信。??实现串口通信的几个基本模块包括：时钟分频、接收模块和发送模块。将三个模块加以??适当控制，即可实现完整的串口通信功能。??本文中的串口通信采用的波特率为９６００ｂｐｓ／ｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UM220的北斗接收机及WEB终端设计[J]. 周晓,郑定超,方玖琳. 计算机测量与控制. 2016(03)
[2]同步轨道SAR电离层影响分析与仿真研究[J]. 李雨龙,张弘毅,黄丽佳,胡东辉,丁赤飚. 电子测量技术. 2014(09)
[3]基于QuartusII的数字电路实验教学整合的实践探索[J]. 袁乐民,陈军. 自动化与仪器仪表. 2014(08)
[4]无线宽带技术解析[J]. 谭立新. 移动通信. 2014(11)
[5]基于SimpliciTI协议的无线自组织网络系统设计[J]. 张颖,李俊甫,杨臻. 自动化仪表. 2012(09)
博士论文
[1]军用认知无线通信系统中的关键技术研究[D]. 李绍胜.北京邮电大学 2011
[2]基于凸优化的参数化稀疏估计理论及其应用[D]. 刘翼鹏.电子科技大学 2011
[3]无线传感器网络中若干安全问题研究[D]. 陈海光.复旦大学 2008
[4]基于认知无线电的分级频谱共享网络关键技术研究[D]. 陈劼.电子科技大学 2008
[5]无线传感器网络分布式节点定位方法研究[D]. 刘克中.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]认知无线电网络中协作频谱感知算法研究[D]. 王浩.湖南大学 2015
[2]无线传感器网络节点定位与移动锚节点路径规划[D]. 蒲石.华东理工大学 2014
[3]认知无线电中频谱感知技术研究[D]. 马超.河北大学 2013
[4]认知无线电中协作频谱感知算法研究[D]. 郭军平.东北大学 2013
[5]基于注水算法的认知无线电功率分配研究[D]. 杨小龙.哈尔滨工业大学 2012
[6]认知无线电中的频谱感知技术研究[D]. 漆春梅.电子科技大学 2009
[7]基于无需测距的无线传感器网络节点定位算法研究[D]. 李峙.华中师范大学 2008
[8]无线网络的研究[D]. 夏佳.江南大学 2008
[9]无线传感器网络技术在新疆地区反恐怖作战中的应用[D]. 刘雷.国防科学技术大学 2007
[10]基于循环谱相关的调制方式识别的研究[D]. 陈洄.北京交通大学 2006
本文编号：2923255
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2923255.html
