能量收集式WSN节点及网关设计与实现
发布时间：2021-01-19 05:16
无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）在近十余年内飞速发展,这项诞生于军事应用的技术目前已广泛应用于智能家居、可穿戴设备、仓储物流管理、医疗监护、工农业生产、环境保护等诸多领域。蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy,BLE）的出现让蓝牙技术得以立足于对无线通信性能有着较高要求的WSN领域,也为研发设计提供了更多可能。随着科技的进步与物质生活水平逐渐提升,人们对WSN设备也提出了更高的要求。更长的续航时间、更小的体积、更丰富的功能集成、更优质的用户体验、更灵活的应用场景适应性也是研发者不断创新的动力与方向。本课题主要研究工作与贡献如下:1.低功耗小型化多模态感知WSN节点与网关电路设计:根据设计需求广泛对比选型器件,分析电路细节,控制静态电流与外围电路能耗,为解决WSN节点能量受限的问题打下基础。2.高效率微功率能量收集与管理电路设计:具有低电压驱动能力的电源模块,可收集包括太阳能的多种环境能量,减缓节点能量的单向递减过程,延长节点的工作寿命,解决节点能量受限问题。合理设计电源拓扑结构与电压控制组合,提高电源管理模块效率,减少不必要的能量...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
能量收集式WSN节点系统框图
电子科技大学硕士学位论文28成环境光与临近光的感知功能。UWB定位板单独进行设计，由于UWB射频部分能耗相当可观，所以应用时也需要进行相应的节能设计，降低节点的平均功耗以延长使用寿命。OLED显示屏可以根据需求接在主控板的预留结构上，为方便装配可将OLED显示屏的外围电路布局在主控板上。图3-2节点电路原理图顶层设计3.2.3软件总体架构能量收集式无线传感器网络节点的软件部分进行模块区分：1)节点控制主程序；2)无线连接与通信函数及协议栈；3)各传感器驱动及功能函数；4)数据处理、融合与补偿算法。主控程序传感器功能程序无线通信程序图3-3节点软件框图能量收集式无线传感器网络节点软件框图如图3-3所示。节点控制主程序负责调整节点工作模式、调度各个功能模块运行、收集整合处理多模态感知信息、且可控制射频端工作状态并调整发射功率与数据传输速率及连接点数量等性能参数。
电子科技大学硕士学位论文28成环境光与临近光的感知功能。UWB定位板单独进行设计，由于UWB射频部分能耗相当可观，所以应用时也需要进行相应的节能设计，降低节点的平均功耗以延长使用寿命。OLED显示屏可以根据需求接在主控板的预留结构上，为方便装配可将OLED显示屏的外围电路布局在主控板上。图3-2节点电路原理图顶层设计3.2.3软件总体架构能量收集式无线传感器网络节点的软件部分进行模块区分：1)节点控制主程序；2)无线连接与通信函数及协议栈；3)各传感器驱动及功能函数；4)数据处理、融合与补偿算法。主控程序传感器功能程序无线通信程序图3-3节点软件框图能量收集式无线传感器网络节点软件框图如图3-3所示。节点控制主程序负责调整节点工作模式、调度各个功能模块运行、收集整合处理多模态感知信息、且可控制射频端工作状态并调整发射功率与数据传输速率及连接点数量等性能参数。
【参考文献】：
期刊论文
[1]能量收集无线传感器网络中的排队分析[J]. 寇名扬,叶通. 电讯技术. 2019(11)
[2]一种无线传感器网络与Internet互联的嵌入式网关设计[J]. 张剑. 电子世界. 2019(20)
[3]无线传感器汇聚节点研究现状[J]. 何亚光. 科技风. 2019(19)
[4]基于CC2530的无线传感器网络节点设计[J]. 白宏图. 电子设计工程. 2019(05)
[5]基于HTU21D的温湿度仪的优化设计研究[J]. 陈青. 电子测试. 2018(15)
[6]基于RSSI的无源信号定位算法研究[J]. 胡洋,田忠,伍习光,王平. 自动化仪表. 2018(06)
[7]基于多用户无线仿真器系统的研究[J]. 杨清祥,齐东坤. 铁路计算机应用. 2018(04)
[8]一种新型低功耗C类压控振荡器设计[J]. 赵阳,袁圣越,赵辰,田彤. 电子设计工程. 2018(02)
[9]面向环境感知的无线传感网络路由方法综述[J]. 董海俊,韦素媛,刘兴成,齐小刚,刘立芳,范英盛. 计算机科学. 2018(01)
[10]基于MAX30102的穿戴式血氧饱和度检测系统[J]. 白鹏飞,刘强,段飞波,安琪,Nicolaas Frans de Rooij,李楠,周国富. 激光与红外. 2017(10)
硕士论文
[1]多源信息感知系统与网络设计[D]. 熊欢.电子科技大学 2019
[2]用于物联网通信的蓝牙网关设计[D]. 师敬旭.电子科技大学 2018
[3]2.4GHz CMOS低功耗压控振荡器设计[D]. 程福海.东南大学 2017
[4]室内超宽带定位导航系统的设计与实现[D]. 李伟.电子科技大学 2017
[5]基于能源收集和ZigBee的低功耗温湿度及重力传感器设计[D]. 朱良琦.电子科技大学 2016
[6]基于ZigBee的Mesh网络的研究[D]. 许勇.中国科学技术大学 2011
[7]ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究[D]. 刘宝.兰州理工大学 2009
本文编号：2986406
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
能量收集式WSN节点系统框图
电子科技大学硕士学位论文28成环境光与临近光的感知功能。UWB定位板单独进行设计，由于UWB射频部分能耗相当可观，所以应用时也需要进行相应的节能设计，降低节点的平均功耗以延长使用寿命。OLED显示屏可以根据需求接在主控板的预留结构上，为方便装配可将OLED显示屏的外围电路布局在主控板上。图3-2节点电路原理图顶层设计3.2.3软件总体架构能量收集式无线传感器网络节点的软件部分进行模块区分：1)节点控制主程序；2)无线连接与通信函数及协议栈；3)各传感器驱动及功能函数；4)数据处理、融合与补偿算法。主控程序传感器功能程序无线通信程序图3-3节点软件框图能量收集式无线传感器网络节点软件框图如图3-3所示。节点控制主程序负责调整节点工作模式、调度各个功能模块运行、收集整合处理多模态感知信息、且可控制射频端工作状态并调整发射功率与数据传输速率及连接点数量等性能参数。
电子科技大学硕士学位论文28成环境光与临近光的感知功能。UWB定位板单独进行设计，由于UWB射频部分能耗相当可观，所以应用时也需要进行相应的节能设计，降低节点的平均功耗以延长使用寿命。OLED显示屏可以根据需求接在主控板的预留结构上，为方便装配可将OLED显示屏的外围电路布局在主控板上。图3-2节点电路原理图顶层设计3.2.3软件总体架构能量收集式无线传感器网络节点的软件部分进行模块区分：1)节点控制主程序；2)无线连接与通信函数及协议栈；3)各传感器驱动及功能函数；4)数据处理、融合与补偿算法。主控程序传感器功能程序无线通信程序图3-3节点软件框图能量收集式无线传感器网络节点软件框图如图3-3所示。节点控制主程序负责调整节点工作模式、调度各个功能模块运行、收集整合处理多模态感知信息、且可控制射频端工作状态并调整发射功率与数据传输速率及连接点数量等性能参数。
【参考文献】：
期刊论文
[1]能量收集无线传感器网络中的排队分析[J]. 寇名扬,叶通. 电讯技术. 2019(11)
[2]一种无线传感器网络与Internet互联的嵌入式网关设计[J]. 张剑. 电子世界. 2019(20)
[3]无线传感器汇聚节点研究现状[J]. 何亚光. 科技风. 2019(19)
[4]基于CC2530的无线传感器网络节点设计[J]. 白宏图. 电子设计工程. 2019(05)
[5]基于HTU21D的温湿度仪的优化设计研究[J]. 陈青. 电子测试. 2018(15)
[6]基于RSSI的无源信号定位算法研究[J]. 胡洋,田忠,伍习光,王平. 自动化仪表. 2018(06)
[7]基于多用户无线仿真器系统的研究[J]. 杨清祥,齐东坤. 铁路计算机应用. 2018(04)
[8]一种新型低功耗C类压控振荡器设计[J]. 赵阳,袁圣越,赵辰,田彤. 电子设计工程. 2018(02)
[9]面向环境感知的无线传感网络路由方法综述[J]. 董海俊,韦素媛,刘兴成,齐小刚,刘立芳,范英盛. 计算机科学. 2018(01)
[10]基于MAX30102的穿戴式血氧饱和度检测系统[J]. 白鹏飞,刘强,段飞波,安琪,Nicolaas Frans de Rooij,李楠,周国富. 激光与红外. 2017(10)
硕士论文
[1]多源信息感知系统与网络设计[D]. 熊欢.电子科技大学 2019
[2]用于物联网通信的蓝牙网关设计[D]. 师敬旭.电子科技大学 2018
[3]2.4GHz CMOS低功耗压控振荡器设计[D]. 程福海.东南大学 2017
[4]室内超宽带定位导航系统的设计与实现[D]. 李伟.电子科技大学 2017
[5]基于能源收集和ZigBee的低功耗温湿度及重力传感器设计[D]. 朱良琦.电子科技大学 2016
[6]基于ZigBee的Mesh网络的研究[D]. 许勇.中国科学技术大学 2011
[7]ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究[D]. 刘宝.兰州理工大学 2009
本文编号：2986406
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