無線傳感器網(wǎng)絡接收機前端濾波器設計與實現(xiàn)

如果說互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了邏輯上的信息世界,改變了人與人之間的溝通交流方式,那么,無線傳感器網(wǎng)絡則是將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起,改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式。如今,無線傳感器網(wǎng)絡如同其他高新技術(shù)一樣,在經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展之后,正逐步走出象牙塔,邁向更廣闊的應用領(lǐng)域。

無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點是一個微型嵌入式系統(tǒng),有采集、發(fā)送、接收數(shù)據(jù)等功能,本文以無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)設計網(wǎng)絡接收節(jié)點,采用rf射頻接收芯片t5743的網(wǎng)絡接收節(jié)點,達到了網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)據(jù)的短距離接收,并降低接收數(shù)據(jù)的誤碼率,實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)無線通信。

為了減少無線傳感器網(wǎng)絡中由于空閑偵聽而產(chǎn)生的能量消耗,在接收端發(fā)起的介質(zhì)訪問控制(ri-mac)協(xié)議基礎(chǔ)上提出一種新的接收端發(fā)起的異步rp-mac。該協(xié)議通過預測接收節(jié)點喚醒時間,采用隨機數(shù)作為喚醒間隔,改進ri-mac的重傳機制,從而減少了空閑偵聽和網(wǎng)絡沖突。ns2仿真結(jié)果表明,改進后的mac協(xié)議在在高負載網(wǎng)絡中顯著降低了節(jié)點工作的占空比,提高了包交付率,從而減少了網(wǎng)絡能耗。

對無線傳感器網(wǎng)絡采集到的田間信息進行有效的接收、處理是基于無線傳感器網(wǎng)絡的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分,該文針對農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集的特點,對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理服務器的構(gòu)建進行了研究,設計并實現(xiàn)了一個基于非阻塞式sockets套接口的數(shù)據(jù)通信服務器。該服務器綜合利用靜態(tài)線程池與i/o復用技術(shù),采用循環(huán)隊列作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū),較好地解決了農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡對tcp多連接長時間通信,大量田間實時監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)接收、處理性能要求高的問題;采用面向?qū)ο笤O計方法,抽象出類的層次結(jié)構(gòu),提高了程序代碼的復用性。

溝通是最耗能的事件在無線傳感器網(wǎng)絡(wsn)。顯著降低能耗將傳輸功率控制(臺電)技術(shù)動態(tài)調(diào)整傳輸功率,給出了2類的技術(shù):基于位置和時間的無線傳感器網(wǎng)絡的算法基礎(chǔ)。

針對傳統(tǒng)電梯跟蹤系統(tǒng)成本較高、移動性差和安裝維護困難等問題,提出了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(wsn)的新電梯跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)適當?shù)卦O置telsob傳感器節(jié)點發(fā)射的能量值,利用micaz傳感器節(jié)點和telsob轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點判斷電梯操作行為,并通過tel-sob匯聚節(jié)點跟有線網(wǎng)絡連接和采用c++設計的上位機軟件遠程顯示電梯運行狀況。研究結(jié)果表明,該系統(tǒng)簡單、可擴展性強、成本低,具有可視化上位機顯示界面。

為克服傳統(tǒng)有線隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足,利用無線傳感器網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)靈活、易于布局等優(yōu)點,提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)設計方案。從節(jié)點的軟硬件實現(xiàn)、無線傳感器網(wǎng)絡組網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)的選擇及上層監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設計上討論了隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明,與傳統(tǒng)有線監(jiān)控相比,該系統(tǒng)對環(huán)境監(jiān)測更加準確,便于部署,易于擴展,成本更低,提高了隧道施工的安全性。

針對目前火災監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足,提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的設計方案。系統(tǒng)實現(xiàn)了對監(jiān)控目標的煙霧濃度,溫度的實時監(jiān)測,采用了基于最小跳數(shù)的路由協(xié)議,每個節(jié)點只需記憶自己的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點集,網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)都是沿著最短路徑進行傳輸。系統(tǒng)滿足了火災監(jiān)控的要求,安裝簡單方便,靈敏度高,穩(wěn)定性好。

針對煤礦井下環(huán)境在線監(jiān)測的要求,提出了一種井下實時監(jiān)控無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計方法,詳細介紹了無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件組成和軟件設計。該節(jié)點通過微控制器和無線傳輸模塊實時采集、處理、傳輸井下工作面的瓦斯?jié)舛?、co濃度、溫度、濕度等數(shù)據(jù)。測試結(jié)果表明,該節(jié)點控制方便、工作穩(wěn)定,能實現(xiàn)可靠的無線網(wǎng)絡傳輸。

介紹了一種利用音頻信號實現(xiàn)節(jié)點間距自主測量的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點。節(jié)點硬件系統(tǒng)包括dspic6014a微控制器,512kb的sram,2.4g波段的rf收發(fā)模塊、音頻收發(fā)模塊及電源管理模塊等。節(jié)點通過測量rf同步信號與音頻信號的時間差來測量節(jié)點間的間隔距離。與國內(nèi)外的研究相比,節(jié)點可以自主完成測距信號的采集、存儲和數(shù)據(jù)分析、計算工作。節(jié)點通過采用多次測量數(shù)據(jù)累加平均及iir數(shù)字濾波技術(shù)提高了測距信號的信噪比,利用幅度分析實現(xiàn)了測距信號的到達時刻判別。測試數(shù)據(jù)表明,該節(jié)點最遠測距距離可達30m,誤差小于3%。

介紹一種建立在zigbee無線傳感器網(wǎng)絡上的gprs遠程監(jiān)控系統(tǒng)。首先介紹了zigbee無線傳感器的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),組網(wǎng)方式及網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)通訊。然后介紹了這種zigbee無線傳感器網(wǎng)絡與gprs網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

介紹了一種采用smic0.18μmrfcmos工藝,設計了一種應用于2.4ghz無線傳感器網(wǎng)絡soc芯片的射頻發(fā)射機上混頻器模塊電路單元,其中轉(zhuǎn)換增益為-6.3db,輸入1db壓縮點為-4.6dbm。工作電壓為1.8v,功耗為5.4mw,工作頻率范圍為2.4~2.4835ghz,工作溫度范圍為-20~+80℃低功耗的上混頻器。上混頻器芯片的面積為0.56mm2。

無線收發(fā)機是傳感器網(wǎng)絡中產(chǎn)生最大功耗的節(jié)點,而功率消耗在很大程度上限制了無線傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模應用。為在收發(fā)機之間達到良好的功耗分配,在對網(wǎng)絡級功耗進行研究的基礎(chǔ)上,分析了影響無線收發(fā)機能效的關(guān)鍵因素。然后結(jié)合基于ieee802.15.4協(xié)議及實現(xiàn)低功耗的設計需求,提出了接收機的系統(tǒng)架構(gòu),為以后進行電路設計提供重要的參考價值。

【目的】針對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)關(guān)設備開發(fā)成本高、系統(tǒng)功耗大、操作復雜等不足,設計開發(fā)一種用于農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)節(jié)點。【方法】網(wǎng)關(guān)節(jié)點以低功耗芯片cc2530為核心處理單元,通過外圍狀態(tài)指示電路、電源管理模塊等,完成zigbee網(wǎng)絡組網(wǎng)和監(jiān)測節(jié)點數(shù)據(jù)收集及處理功能;同時通過串口方式連接sim900a模塊,采用gprs方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至中心服務器。最后在農(nóng)田進行了監(jiān)測數(shù)據(jù)誤包率與信號接收強度測試,并通過實地部署試驗驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性?！窘Y(jié)果】所設計的網(wǎng)關(guān)節(jié)點能實現(xiàn)4種農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集,節(jié)點間距小于120m時數(shù)據(jù)傳輸誤包率低于1%,監(jiān)測數(shù)據(jù)在30d農(nóng)田試驗期內(nèi)連續(xù)變化,可長時間上傳至服務器,且穩(wěn)定性、可靠性良好?！窘Y(jié)論】所設計開發(fā)的基于cc2530的網(wǎng)關(guān)節(jié)點具有丟包率低、運行穩(wěn)定可靠的特點,能夠滿足多種農(nóng)田環(huán)境因子的監(jiān)測需求,具有良好的應用前景。

近年來,隨著科技的不斷發(fā)展,無線傳感網(wǎng)絡越來越受到重視,在管道運輸中的應該越也很廣泛,本文就對無線傳感網(wǎng)絡做了簡單的介紹,并闡述了其特點與優(yōu)勢。

無線傳感器網(wǎng)絡主動QoS機制研究

基于無線傳感器網(wǎng)絡的貨運列車軸溫探測系統(tǒng)的設計 作者:張矢邵汝峰張彪徐曉輝來源:現(xiàn)代電子技術(shù)錄入:隨風 designofaxle-temperaturedetectsystembasedonwirelesssensornetwork 摘要隨著鐵路高速重載戰(zhàn)略的實施,準確地檢測列車軸溫關(guān)系到鐵路運輸?shù)陌踩?針對貨運 列車的特點,分析了傳統(tǒng)軸溫檢測方式存在的各種缺陷,提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的貨運 列車軸溫探測系統(tǒng)的設計方法.該系統(tǒng)采用msp430單片機和nrf905無線通信模塊,安裝于貨 車車廂底部,可通過自組織的方式形成網(wǎng)絡,具有可靠性高、節(jié)點成本低、網(wǎng)絡可擴展性好、生 存周期長等優(yōu)點. 關(guān)鍵詞：軸溫檢測,無線傳感器網(wǎng)絡,貨運列車,節(jié)點 鐵路列車在高速運行過程中，車輛走行部分各軸承的溫度會不斷升高，當

針對茶園中所存在的無線通信障礙問題,該文設計了一款適合茶園信息采集的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點。節(jié)點以atmega128為核心,nrf905射頻芯片及其外圍電路作為無線通信模塊,sht11空氣溫濕度傳感器和tdr-3土壤含水量傳感器及其外圍電路作為傳感器模塊,并以該節(jié)點為硬件平臺編寫了通信協(xié)議、應用程序和后臺管理軟件。分析、測試了節(jié)點的功耗和通信距離,在空曠地帶,節(jié)點的有效通信距離達到150m,與micaz節(jié)點對比室內(nèi)外通信距離分別提高了200%和150%。在廣東省英德茶園基地進行了組網(wǎng)試驗測試,結(jié)果表明:網(wǎng)絡平均丟包率為0.84%,傳感器感知精度達到98.2%,能夠滿足茶園信息采集的應用要求。

針對小范圍內(nèi)周期性數(shù)據(jù)的采集特點,采用改進的免沖突周期調(diào)度算法,實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點對信道的時分復用,避免了因監(jiān)聽和對信道的競爭而消耗更多的能量.討論了算法對網(wǎng)絡容量和同步周期的限制,給出了確定累積誤差和同步消息發(fā)布周期的方法.無線收發(fā)模塊采用硬件支持ieee802.15.4協(xié)議的cc2430芯片,設計了滿足該協(xié)議中mac層的各類幀結(jié)構(gòu),以及傳感器節(jié)點和匯聚節(jié)點的通信程序.

針對核電站運行環(huán)境復雜,人員難以靠近等特點,提出基于無線傳感器網(wǎng)絡的核電裝備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),采用lm3s1138和cc2420作為無線傳感器網(wǎng)絡的主要硬件。核電設備監(jiān)測系統(tǒng)對實時性要求特別高,為此采用分層路由協(xié)議teen,并為每個節(jié)點設置一個計數(shù)器。通過matlab虛擬仿真平臺和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集表明,此系統(tǒng)能夠?qū)π盘枌崿F(xiàn)有效的采集。

介紹了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(wsn)的智能溫度測量系統(tǒng)。系統(tǒng)通過數(shù)字多點溫度計來獲取溫度信號,并通過wifi傳遞到risc微處理器arm中。數(shù)據(jù)存儲在一個由微處理器控制的,基于iis總線標準的sd卡。完成數(shù)據(jù)采集的軟件設計,linux操作系統(tǒng)在arm硬件平臺的移植以及基于linux操作系統(tǒng)和sd卡協(xié)議的sd卡和sdwi-fi設備驅(qū)動程序的開發(fā)。最終實現(xiàn)人機交互的功能。

面向應急監(jiān)控應用的無線傳感器網(wǎng)絡的通信面臨著由于網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)性和時變性,以及應急災難事件突發(fā)區(qū)域數(shù)據(jù)量劇增而造成的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸沖突嚴重等問題。針對這些問題,提出一種融合物理層功率控制、mac層的鏈路調(diào)度和網(wǎng)絡層路由的跨層通信設計思路,分別給出了集中式和分布式算法,以實現(xiàn)面向應急場景的實時、健壯且低干擾的數(shù)據(jù)通信。采用ns2進行模擬,實驗結(jié)果表明提出的算法在應急監(jiān)控應用中,隨著設定災難模型蔓延和擴大以及數(shù)據(jù)源增加的情況下,都具有良好的數(shù)據(jù)投遞率、實時性和能量效率;提出的機制適用于各類型災難應急場景,與同類研究相比具有其優(yōu)越性。