導(dǎo)言：作為寫(xiě)作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇無(wú)線通訊技術(shù)論文，它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著因特網(wǎng)、多媒體和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,人們與信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)密不可分。當(dāng)今無(wú)線通信在人們的生活中扮演著越來(lái)越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對(duì)當(dāng)前無(wú)線通信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的強(qiáng)烈追求,作為無(wú)線通信技術(shù)一個(gè)重要分支的短距離無(wú)線通信技術(shù)正逐漸引起越來(lái)越廣泛的觀注。

1短距離無(wú)線通信技術(shù)簡(jiǎn)介

近年來(lái),由于數(shù)據(jù)通信需求的推動(dòng),加上半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展,短距離無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段,WLAN技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、UWB技術(shù),以及紫蜂(ZigBee)技術(shù)等取得了令人矚目的成就。短距離無(wú)線通信通常指的是100m以內(nèi)的通信,分為高速短距離無(wú)線通信和低速短距離無(wú)線通信兩類(lèi)。高速短距離無(wú)線通信最高數(shù)據(jù)速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術(shù)有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無(wú)線通信的最低數(shù)據(jù)速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術(shù)有藍(lán)牙、紫蜂和低速UWB。

2藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)

“藍(lán)牙(Bluetooth)”是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),也是目前國(guó)際上最新的一種公開(kāi)的無(wú)線通信技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi),通過(guò)無(wú)線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),使得近距離內(nèi)各種通信設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享,也可以實(shí)現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動(dòng)通信設(shè)備,使設(shè)備去掉了連接電纜的不便,通過(guò)無(wú)線建立通信。

藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ),采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時(shí)分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進(jìn)技術(shù),為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。藍(lán)牙技術(shù)使得一些便于攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng),并且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線連接因特網(wǎng),其實(shí)際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車(chē)等信息家電,組成一個(gè)巨大的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。打印機(jī)、PDA、桌上型計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、鍵盤(pán)、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。目前藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對(duì)稱連接最高數(shù)據(jù)速率為723.2kb/s。藍(lán)牙速率亦擬進(jìn)一步增強(qiáng),新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)2.0版支持高達(dá)10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應(yīng)未來(lái)愈來(lái)愈多寬帶多媒體業(yè)務(wù)需求的必然演進(jìn)趨勢(shì)。

作為一個(gè)新興技術(shù),藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問(wèn)題和不足之處,如成本過(guò)高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無(wú)疑問(wèn),藍(lán)牙技術(shù)已成為近年應(yīng)用最快的無(wú)線通信技術(shù),它必將在不久的將來(lái)滲透到我們生活的各個(gè)方面。

3超寬帶(UWB)技術(shù)

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末,此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通信設(shè)備中使用。隨著無(wú)線通信的飛速發(fā)展,人們對(duì)高速無(wú)線通信提出了更高的要求,超寬帶技術(shù)又被重新提出,并倍受關(guān)注。UWB是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%的無(wú)線通信方案。與常見(jiàn)的使用連續(xù)載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息,通常每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz,因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百分之一。在高速通信的同時(shí),UWB設(shè)備的發(fā)射功率卻很小,僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一,對(duì)于普通的非UWB接收機(jī)來(lái)說(shuō)近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現(xiàn)有無(wú)線電設(shè)備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通信方式,它有望在無(wú)線通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。UWB的特點(diǎn)如下:

(1)抗干擾性能強(qiáng):UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào),系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。

(2)傳輸速率高:UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s,有望高于藍(lán)牙100倍。

(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。

(4)消耗電能少:通常情況下,無(wú)線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發(fā)送出去,并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能少。

(5)保密性好:UWB保密性表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻,接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低,用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。

(6)發(fā)送功率非常小:UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)了系統(tǒng)電源工作時(shí)間。

(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術(shù)使用基帶傳輸,無(wú)需進(jìn)行射頻調(diào)制和解調(diào),所以不需要混頻器、過(guò)濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復(fù)雜元件,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,成本大大降低,同時(shí)更容易集成到CMOS電路中。

篇2

前言

目前，我國(guó)大型石化企業(yè)在廠內(nèi)的通訊方式，一般仍然采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式，即依靠有線通訊電纜來(lái)傳輸信號(hào)，配合以傳統(tǒng)的程控交換機(jī)和防爆電話，防爆揚(yáng)聲器等等設(shè)備終端來(lái)實(shí)現(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大，線纜眾多不易于人員維護(hù)，加之廠區(qū)內(nèi)部腐蝕性氣體，工作環(huán)境，自然環(huán)境等經(jīng)年累月極容易造成設(shè)備的線纜損壞，影響通訊，由于是有線電纜連接在事故發(fā)生時(shí)更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷，對(duì)企業(yè)的事故救援，員工的人身安全，都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)的應(yīng)用。 1、無(wú)線通訊技術(shù)的重要作用

石化工廠廠區(qū)面積大，人員分布散，防爆區(qū)內(nèi)移動(dòng)作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無(wú)線通訊系統(tǒng)對(duì)滿足人員通訊需要，加強(qiáng)防爆區(qū)內(nèi)分布人員的動(dòng)態(tài)管理，優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)，調(diào)度指揮的有線，無(wú)線互聯(lián)互通，相互結(jié)合的信息傳遞，保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2、常用的無(wú)線通訊技術(shù)分析

目前廣泛應(yīng)用的無(wú)線通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、擴(kuò)頻微波、無(wú)線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。 2.1 數(shù)字電臺(tái)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作環(huán)境，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接，實(shí)現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺(tái)的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強(qiáng)、接收靈敏度高等特點(diǎn)。數(shù)傳電臺(tái)技術(shù)比較成熟，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。但隨著GPRS/CDMA技術(shù)的日漸成熟，相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格的降低，使得在很多應(yīng)用場(chǎng)合中數(shù)傳電臺(tái)被GPRS/CDMA所取代。但同時(shí)，數(shù)傳電臺(tái)的相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高帶寬的數(shù)傳電臺(tái)也不斷涌現(xiàn)。

2.2 擴(kuò)頻微波和無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)是近幾年興起的一門(mén)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。擴(kuò)頻微波最大優(yōu)點(diǎn)在于較強(qiáng)的抗干擾能力，以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等，同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點(diǎn)，特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。而無(wú)線網(wǎng)橋是無(wú)線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無(wú)線網(wǎng)橋是為使用無(wú)線（微波）進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離（可達(dá)50km）、高速（可達(dá)百M(fèi)bps）無(wú)線組網(wǎng)。這兩項(xiàng)技術(shù)都可以用來(lái)傳輸對(duì)帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。

3、短距離無(wú)線通訊技術(shù)簡(jiǎn)介

“藍(lán)牙（Bluetooth）”是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前國(guó)際上最新的一種公開(kāi)的無(wú)線通訊技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi)，通過(guò)無(wú)線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得近距離內(nèi)各種通訊設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享，也可以實(shí)現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通訊。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動(dòng)通訊設(shè)備，使設(shè)備去掉了連接電纜的不便，通過(guò)無(wú)線建立通訊。 藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時(shí)分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進(jìn)技術(shù)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通訊環(huán)境建立一個(gè)特別連接。作為一個(gè)新興技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問(wèn)題和不足之處，如成本過(guò)高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無(wú)疑問(wèn)，藍(lán)牙技術(shù)已成為近年應(yīng)用最快的無(wú)線通訊技術(shù)，它必將在不久的將來(lái)滲透到生活的各個(gè)方面。

4、超寬帶(UWB)技術(shù)研究

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末，此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通訊設(shè)備中使用。隨著無(wú)線通訊的飛速發(fā)展，人們對(duì)高速無(wú)線通訊提出了更高的要求，超寬帶技術(shù)又被重新提出，并倍受關(guān)注。UWB是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%的無(wú)線通訊方案。與常見(jiàn)的使用連續(xù)載波通訊方式不同，UWB采用極短的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息，通常每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百分之一。在高速通訊的同時(shí)，UWB設(shè)備的發(fā)射功率卻很小，僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一，對(duì)于普通的非UWB接收機(jī)來(lái)說(shuō)近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現(xiàn)有無(wú)線電設(shè)備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通訊方式，它有望在無(wú)線通訊領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。UWB的特點(diǎn)如下：

4.1 抗干擾性能強(qiáng)：UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。 4.2 傳輸速率高：UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s，有望高于藍(lán)牙100倍。 4.3 帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少：通常情況下，無(wú)線通訊系統(tǒng)在通訊時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。 4.6 發(fā)送功率非常小：UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通訊設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)了系統(tǒng)電源工作時(shí)間。 4.7 成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術(shù)使用基帶傳輸，無(wú)需進(jìn)行射頻調(diào)制和解調(diào)，所以不需要混頻器、過(guò)濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復(fù)雜元件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本大大降低，同時(shí)更容易集成到CMOS電路中。

5、結(jié)束語(yǔ)

總之，無(wú)線通訊方式由于其建立物理鏈路簡(jiǎn)單易行，成本低，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目方案，靈活性好，系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便，因此特別適合石化行業(yè)對(duì)通信鏈路的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]方旭明，何蓉.短距離無(wú)線與移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)[M].北京：人民郵電出版社，2004.

篇3

    前言

    目前,我國(guó)大型石化企業(yè)在廠內(nèi)的通訊方式,一般仍然采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式,即依靠有線通訊電纜來(lái)傳輸信號(hào),配合以傳統(tǒng)的程控交換機(jī)和防爆電話,防爆揚(yáng)聲器等等設(shè)備終端來(lái)實(shí)現(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大,線纜眾多不易于人員維護(hù),加之廠區(qū)內(nèi)部腐蝕性氣體,工作環(huán)境,自然環(huán)境等經(jīng)年累月極容易造成設(shè)備的線纜損壞,影響通訊,由于是有線電纜連接在事故發(fā)生時(shí)更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對(duì)企業(yè)的事故救援,員工的人身安全,都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)的應(yīng)用。 1、無(wú)線通訊技術(shù)的重要作用

    石化工廠廠區(qū)面積大,人員分布散,防爆區(qū)內(nèi)移動(dòng)作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無(wú)線通訊系統(tǒng)對(duì)滿足人員通訊需要,加強(qiáng)防爆區(qū)內(nèi)分布人員的動(dòng)態(tài)管理,優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn),調(diào)度指揮的有線,無(wú)線互聯(lián)互通,相互結(jié)合的信息傳遞,保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

    2、常用的無(wú)線通訊技術(shù)分析

    目前廣泛應(yīng)用的無(wú)線通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、擴(kuò)頻微波、無(wú)線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。 2.1 數(shù)字電臺(tái)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作環(huán)境,能夠提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口,可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接,實(shí)現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺(tái)的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強(qiáng)、接收靈敏度高等特點(diǎn)。數(shù)傳電臺(tái)技術(shù)比較成熟,標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。但隨著GPRS/CDMA技術(shù)的日漸成熟,相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格的降低,使得在很多應(yīng)用場(chǎng)合中數(shù)傳電臺(tái)被GPRS/CDMA所取代。但同時(shí),數(shù)傳電臺(tái)的相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展,智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高帶寬的數(shù)傳電臺(tái)也不斷涌現(xiàn)。

    2.2 擴(kuò)頻微波和無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)是近幾年興起的一門(mén)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。擴(kuò)頻微波最大優(yōu)點(diǎn)在于較強(qiáng)的抗干擾能力,以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等,同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點(diǎn),特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。而無(wú)線網(wǎng)橋是無(wú)線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無(wú)線網(wǎng)橋是為使用無(wú)線(微波)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離(可達(dá)50km)、高速(可達(dá)百M(fèi)bps)無(wú)線組網(wǎng)。這兩項(xiàng)技術(shù)都可以用來(lái)傳輸對(duì)帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。

    3、短距離無(wú)線通訊技術(shù)簡(jiǎn)介

    “藍(lán)牙(Bluetooth)”是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),也是目前國(guó)際上最新的一種公開(kāi)的無(wú)線通訊技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi),通過(guò)無(wú)線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),使得近距離內(nèi)各種通訊設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享,也可以實(shí)現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通訊。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動(dòng)通訊設(shè)備,使設(shè)備去掉了連接電纜的不便,通過(guò)無(wú)線建立通訊。  藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ),采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時(shí)分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進(jìn)技術(shù),為固定與移動(dòng)設(shè)備通訊環(huán)境建立一個(gè)特別連接。作為一個(gè)新興技術(shù),藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問(wèn)題和不足之處,如成本過(guò)高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無(wú)疑問(wèn),藍(lán)牙技術(shù)已成為近年應(yīng)用最快的無(wú)線通訊技術(shù),它必將在不久的將來(lái)滲透到生活的各個(gè)方面。

    4、超寬帶(UWB)技術(shù)研究

    超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末,此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通訊設(shè)備中使用。隨著無(wú)線通訊的飛速發(fā)展,人們對(duì)高速無(wú)線通訊提出了更高的要求,超寬帶技術(shù)又被重新提出,并倍受關(guān)注。UWB是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%的無(wú)線通訊方案。與常見(jiàn)的使用連續(xù)載波通訊方式不同,UWB采用極短的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息,通常每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz,因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百分之一。在高速通訊的同時(shí),UWB設(shè)備的發(fā)射功率卻很小,僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一,對(duì)于普通的非UWB接收機(jī)來(lái)說(shuō)近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現(xiàn)有無(wú)線電設(shè)備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通訊方式,它有望在無(wú)線通訊領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。UWB的特點(diǎn)如下: 

    4.1 抗干擾性能強(qiáng):UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào),系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。  4.2 傳輸速率高:UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s,有望高于藍(lán)牙100倍。  4.3 帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。  4.4 消耗電能少:通常情況下,無(wú)線通訊系統(tǒng)在通訊時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發(fā)送出去,并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能少。  4.5 保密性好:UWB保密性表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻,接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低,用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。  4.6 發(fā)送功率非常小:UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通訊設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)了系統(tǒng)電源工作時(shí)間。  4.7 成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術(shù)使用基帶傳輸,無(wú)需進(jìn)行射頻調(diào)制和解調(diào),所以不需要混頻器、過(guò)濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復(fù)雜元件,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,成本大大降低,同時(shí)更容易集成到CMOS電路中。 

    5、結(jié)束語(yǔ)

    總之,無(wú)線通訊方式由于其建立物理鏈路簡(jiǎn)單易行,成本低,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目方案,靈活性好,系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便,因此特別適合石化行業(yè)對(duì)通信鏈路的要求。

    參考文獻(xiàn):

    [1]方旭明,何蓉.短距離無(wú)線與移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)[M].北京:人民郵電出版社,2004. 

篇4

1引言

智能建筑的核心是系統(tǒng)集成，而系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)則是智能建筑中的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和信息社會(huì)的到來(lái)，迫使現(xiàn)代建筑觀念不得不更新。在信息化社會(huì)中，一個(gè)現(xiàn)代化大樓內(nèi)，除了具有電話、傳真、空調(diào)、消防與安全監(jiān)控系統(tǒng)外，各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)等都是不可缺少的。只有具備了這些基礎(chǔ)通信設(shè)施，新的信息技術(shù)，如電子數(shù)據(jù)交換、電子郵政、會(huì)議電視、視頻點(diǎn)播、多媒體通信等才有可能進(jìn)入大樓。使它成為一個(gè)名符其實(shí)的智能建筑。隨著分布式智能建筑控制系統(tǒng)技術(shù)的日益成熟和應(yīng)用普及，在建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)中控制將進(jìn)一步分散，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的將更多的是管理信息，系統(tǒng)的集成則越顯得重要。

目前，由于人們信息需求的激增，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)的多媒體終端等先進(jìn)的終端技術(shù)，智能建筑實(shí)現(xiàn)智能化的瓶頸往往在于它的通信網(wǎng)絡(luò)?？梢哉f(shuō)，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的高低制約了智能建筑的智能程度。為此，智能建筑中的通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是完成建筑智能化工程的重點(diǎn)所在。因此，在建設(shè)智能建筑時(shí)，需要在大樓的設(shè)計(jì)階段，就要融進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。通信網(wǎng)絡(luò)主要分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是有線網(wǎng)絡(luò)，一類(lèi)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

2有線網(wǎng)絡(luò)

有線網(wǎng)絡(luò)是把分布在數(shù)公里范圍內(nèi)的不同物理位置的計(jì)算機(jī)設(shè)備連在一起，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下可以相互通訊和資源共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。有線網(wǎng)絡(luò)在某些場(chǎng)合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)不可移動(dòng)。特別是當(dāng)要把相離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)時(shí)，敷設(shè)專用通訊線路布線施工難度之大，費(fèi)用、耗時(shí)之多，實(shí)是令人生畏。這些問(wèn)題都對(duì)正在迅速擴(kuò)大的聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的瓶頸阻塞，限制了用戶聯(lián)網(wǎng)。

有線網(wǎng)絡(luò)需要使用以太網(wǎng)電纜和網(wǎng)絡(luò)適配器。雖然兩臺(tái)電腦可以通過(guò)以太網(wǎng)交叉電纜實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，但是有線網(wǎng)絡(luò)一般還需要網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)設(shè)備，比如HUB集線器、交換機(jī)或者路由器，以實(shí)現(xiàn)更多電腦的互聯(lián)。以太網(wǎng)、集線器或者交換機(jī)都是比較可靠的，畢竟這方面的技術(shù)已經(jīng)十分成熟。要出問(wèn)題的話，一般也就是電纜連接松散導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)掉線。有線網(wǎng)絡(luò)性能十分優(yōu)越。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)連接只提供10Mbps的帶寬，但是現(xiàn)在普遍使用100Mbps的快速以太網(wǎng)帶寬，需要的也僅僅是更高一點(diǎn)的成本。而且現(xiàn)在硬件發(fā)展迅速，大多支持100Mbps，而且有些也已經(jīng)開(kāi)始支持千兆速率了。

在大量使用網(wǎng)絡(luò)資源的時(shí)候，有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器很容易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵。而如果使用以太網(wǎng)交換機(jī)的話，則完全可以避免這個(gè)問(wèn)題，所增加的成本也僅僅是一臺(tái)集線器的費(fèi)用。

對(duì)于接入互聯(lián)網(wǎng)的任何有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，防火墻是最首要的考慮因素。眾所周知，集線器和交換機(jī)本身并沒(méi)有防火墻功能，對(duì)于使用這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的家庭用戶，可以在主機(jī)電腦上安裝防火墻。而使用路由器的用戶，則可以利用路由器本身具有的防火墻模塊，在連接路由器的電腦上，打開(kāi)配置頁(yè)面進(jìn)行簡(jiǎn)單配置即可。

3無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

所謂無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無(wú)線連接的全球語(yǔ)音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無(wú)線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，其與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類(lèi)似，而最大的不同在于傳輸媒介的不同，即利用無(wú)線電技術(shù)取代網(wǎng)線。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既可以節(jié)省鋪設(shè)線纜的昂貴開(kāi)支，避免了線纜端接的不可靠性，同時(shí)又可以滿足計(jì)算機(jī)在一定范圍內(nèi)可以任意更換地理位置的需要。近年來(lái)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已能夠通過(guò)與廣域網(wǎng)相結(jié)合的形式提供移動(dòng)Internet多媒體業(yè)務(wù)。無(wú)疑，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將以它的高速傳輸能力和靈活性在智能建筑中發(fā)揮重要作用。

在現(xiàn)今有線網(wǎng)絡(luò)條件下的寫(xiě)字樓中，隨著公司員工數(shù)量的增加，導(dǎo)致了工位的增加，但辦公室的空間有限，一味擴(kuò)大辦公室、增加桌椅會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本，并不是理想的解決辦法。同時(shí)，人員座位和部門(mén)辦公室的調(diào)整也都會(huì)造成很大的麻煩，而銷(xiāo)售及服務(wù)支持人員頻繁外出使座位閑置造成了公司資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以克服這些問(wèn)題，例如：在裝備了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以后，惠普公司的移動(dòng)辦公環(huán)境使工位不再是唯一的辦公地點(diǎn)，與以前相比，員工數(shù)量在增加，但辦公桌椅的數(shù)量卻減少了，因?yàn)槊刻於加型獬龅膯T工，而那些在公司工作的員工，只要找到一個(gè)空位置就可以開(kāi)展工作。員工不管在辦公室的任何一個(gè)角落，都能隨意地發(fā)電子郵件、分享文檔及上網(wǎng)瀏覽，大大提高了工作效率，同時(shí)也降低了總體擁有成本。

4有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比

與有線網(wǎng)絡(luò)相比較，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)成本低、時(shí)間短，投資回報(bào)快，易擴(kuò)展，受自然環(huán)境、地形及災(zāi)害影響小，組網(wǎng)靈活快捷等優(yōu)點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)“任何人在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)以任何方式與任何人通信”，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的不足。隨著IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的制定和推行，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品將更加豐富，不同產(chǎn)品的兼容性將得到加強(qiáng)。現(xiàn)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸率已達(dá)到和超過(guò)了10Mbps，并且還在不斷變快。目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)除能傳輸語(yǔ)音信息外，還能順利地進(jìn)行圖形、圖像及數(shù)字影像等多種媒體的傳輸。

眾所周知有線網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)網(wǎng)線將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到一起，不管是路由器，交換機(jī)還是計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)通訊都需要網(wǎng)線和網(wǎng)卡；而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)則大大不同，目前我們廣泛應(yīng)用的802.11標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)2.4GHz無(wú)線信號(hào)進(jìn)行通訊的，由于采用無(wú)線信號(hào)通訊，在網(wǎng)絡(luò)接入方面就更加靈活了，只要有信號(hào)就可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡完成網(wǎng)絡(luò)接入的目的；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)管理者也不用再擔(dān)心交換機(jī)或路由器端口數(shù)量不足而無(wú)法完成擴(kuò)容工作了?？偟膩?lái)說(shuō)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

第一，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)更加靈活。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)線信號(hào)通訊，網(wǎng)絡(luò)接入更加靈活，只要有信號(hào)的地方都可以隨時(shí)隨地將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)。因此在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用需要移動(dòng)辦公或即時(shí)演示時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

第二，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模升級(jí)更加方便。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備接入數(shù)量限制更少，相比有線網(wǎng)絡(luò)一個(gè)接口對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備，無(wú)線路由器容許多個(gè)無(wú)線終端設(shè)備同時(shí)接入到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，因此在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模升級(jí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

但是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)同樣存在著缺點(diǎn)：

1.傳輸帶寬方面：與有線網(wǎng)絡(luò)相同，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸也受到帶寬限制，而且由于無(wú)線電傳輸沒(méi)有外部屏蔽能力，因此帶寬實(shí)際受限程度要遠(yuǎn)超有線網(wǎng)絡(luò)，即使最先進(jìn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也只能達(dá)到54Mbps每秒，比起100Mbps網(wǎng)絡(luò)而言實(shí)在是小巫見(jiàn)大巫。

2.傳輸距離方面：有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都有信號(hào)衰減，與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無(wú)線技術(shù)由于在空氣中傳輸，隨著氣候條件的改變，衰減速率有高有低，往往實(shí)際有效距離達(dá)不到最大極限，尤其在電器設(shè)備使用頻繁的室內(nèi)，使用距離更是大幅度縮短。

3.抗干擾能力方面： 有線網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)加屏蔽層等技術(shù)抗干擾，必要時(shí)以光纖技術(shù)提供千兆級(jí)別的傳輸質(zhì)量，而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何屏蔽能力，只能通過(guò)自身的無(wú)線信號(hào)發(fā)射強(qiáng)度以及頻率、頻跳等技術(shù)來(lái)增強(qiáng)抗干擾性能，也由此造成了成本、體積和使用上的區(qū)別。

4.安全性方面：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)沒(méi)有邊界，任何人都可能截獲，其安全性能的缺陷主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

第一，加密密文頻繁被破譯，已不再安全。曾幾何時(shí)無(wú)線通訊最牢靠的安全方式就是針對(duì)無(wú)線通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，加密方式種類(lèi)也很多，從最基本的WEP加密到WPA加密。然而這些加密方式已被陸續(xù)破解，首先是WEP加密技術(shù)被黑客在幾分鐘內(nèi)破解；繼而國(guó)外研究員將WPA加密方式中TKIP算法逆向還原出明文。

WEP與WPA加密都被破解，這樣就使得目前無(wú)線通訊只能夠通過(guò)自己建立Radius驗(yàn)證服務(wù)器或使用WPA2來(lái)提高通訊安全了。

第二，無(wú)線數(shù)據(jù)sniffer讓無(wú)線通訊毫無(wú)隱私。用戶最不放心的就是由于無(wú)線通訊的靈活性，只要有信號(hào)的地方入侵者就一定可以通過(guò)專業(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)sniffer類(lèi)工具嗅探出無(wú)線通訊數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，不管是加密的還是沒(méi)有加密的，借助其他手段都可以查看到具體的通訊數(shù)據(jù)內(nèi)容。然而從根本上杜絕無(wú)線sniffer又不太現(xiàn)實(shí)，畢竟信號(hào)覆蓋范圍廣泛是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一大特色。所以說(shuō)無(wú)線數(shù)據(jù)sniffer讓無(wú)線通訊毫無(wú)隱私是其先天不安全的一個(gè)主要體現(xiàn)。

第三，修改MAC地址讓過(guò)濾功能形同虛設(shè)。雖然無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面提供了諸如MAC地址過(guò)濾的功能，很多用戶也確實(shí)使用該功能保護(hù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全，但是由于MAC地址是可以隨意修改的，通過(guò)注冊(cè)表或網(wǎng)卡屬性都可以偽造MAC地址信息。所以當(dāng)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)sniffer工具查找到有訪問(wèn)權(quán)限MAC地址通訊信息后，就可以將非法入侵主機(jī)的MAC地址進(jìn)行偽造，從而讓MAC地址過(guò)濾功能形同虛設(shè)。

5.適用范圍方面： 無(wú)線技術(shù)不同的固有屬性決定了它們大致的使用范圍，即使某些時(shí)候試圖強(qiáng)行使用不合適的技術(shù)也將沒(méi)有合適的產(chǎn)品。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更適用于移動(dòng)特征較明顯的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而有線網(wǎng)絡(luò)則更適用于固定的，對(duì)帶寬需求較高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

5結(jié)語(yǔ)

因此，在智能建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)的選擇就要針對(duì)建筑物本身的使用功能進(jìn)行分別選擇，多數(shù)為固定人員位置的宜選用有線網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)為移動(dòng)人員位置的宜選用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，若兩者兼具則應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)兼容使用。

篇5

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在橋梁工程領(lǐng)域，隨著各類(lèi)自然及人為災(zāi)害的增加，對(duì)橋梁穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)和預(yù)警的要求也越來(lái)越高。目前，橋梁監(jiān)測(cè)主要集中在橋面、橋墩等橋體的監(jiān)測(cè)，而對(duì)于橋梁橋墩所在基質(zhì)（基礎(chǔ)地質(zhì)條件）的監(jiān)測(cè)卻相對(duì)較少。基質(zhì)是橋梁穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，當(dāng)基質(zhì)經(jīng)過(guò)流水沖刷，地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，橋墩的穩(wěn)定性會(huì)隨基質(zhì)變化直接影響整個(gè)橋梁的穩(wěn)定性。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于CC2530無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用GPRS通訊及云服務(wù)器的橋梁基質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了將監(jiān)測(cè)所得的各橋墩基質(zhì)高度數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器處理并預(yù)警的功能。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含物聯(lián)網(wǎng)層、承載網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層三個(gè)部分，其中物聯(lián)網(wǎng)層將CC2530作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)基質(zhì)高度的無(wú)線傳感器，每個(gè)橋墩都安裝一個(gè)傳感器作為ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的終端或中繼設(shè)備。協(xié)調(diào)器與SIM900A通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，控制SIM900A連接GPRS，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器或接收來(lái)自服務(wù)器的指令。系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)[1]，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用短地址進(jìn)行通訊，而重新組網(wǎng)后短地址可能會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用CC2530的長(zhǎng)地址（IEEE地址）作為區(qū)分唯一設(shè)備的ID，長(zhǎng)地址為64位全球唯一識(shí)別碼，不會(huì)更改。服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)保存橋墩的長(zhǎng)地址，每次終端注冊(cè)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)更新長(zhǎng)地址對(duì)應(yīng)的短地址。物聯(lián)網(wǎng)層與服務(wù)器通訊簡(jiǎn)圖如圖2所示。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)一座橋只有一個(gè)協(xié)調(diào)器和GSM模塊，即一座橋只有一個(gè)確定的IP地址和端口。如圖2所示，系統(tǒng)要與某座橋的某個(gè)橋墩進(jìn)行通訊的步驟為：查詢橋墩綁定的長(zhǎng)地址――查詢長(zhǎng)地址對(duì)應(yīng)的IP、端口及短地址――往IP和端口發(fā)送包含短地址的數(shù)據(jù)――IP對(duì)應(yīng)的GSM模塊收到數(shù)據(jù)――發(fā)送到協(xié)調(diào)器――通過(guò)短地址發(fā)送到終端。如此，系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與多座橋不同橋墩傳感器之間的通訊。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 基質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)計(jì)

由于橋梁橋墩基質(zhì)測(cè)量的特殊性，沒(méi)有現(xiàn)成的即方便又經(jīng)濟(jì)的傳感器可以使用，論文以CC2530為核心芯片設(shè)計(jì)了一款綜合測(cè)量和無(wú)線通訊傳感器。傳感器采用磁環(huán)+普通的霍爾傳感器作為測(cè)量部分[2]，CC2530作為中控部分，磁環(huán)和塑料墊片相隔放置于一定長(zhǎng)度的PVC管中，一個(gè)磁環(huán)和墊片的高度為5 mm，即測(cè)量的精度為5 mm。傳感器樣機(jī)如圖3所示。

圖中所示為橫向放置，正常安裝時(shí)為豎向安裝，傳感器底座和PVC管為一體，穿過(guò)CC2530電路板，兩者之間可以相互移動(dòng)，當(dāng)有位移時(shí)，電路板上的霍爾傳感器感應(yīng)到變化則通知CC2530產(chǎn)生一次中斷，每產(chǎn)生一次中斷移動(dòng)5 mm距離。傳感器在橋墩上安裝的示意圖如圖4所示。

由圖4可知，無(wú)線傳感器的CC2530部分與大鋼管為一體，安裝固定在橋墩上，底座、PVC管同小鋼管固定，PVC管穿過(guò)CC2530的感應(yīng)器，小鋼管套入大鋼管內(nèi)，底座沉入水底與基質(zhì)接觸。當(dāng)基質(zhì)高度降低時(shí)，小鋼管跟隨降低，當(dāng)降低高度達(dá)到分辨率5 mm時(shí)，CC2530產(chǎn)生一次中斷，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到高度變化后，傳感器計(jì)算當(dāng)前高度，將高度數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)調(diào)器發(fā)送到服務(wù)器。

2.2 協(xié)調(diào)器設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器電路設(shè)計(jì)與常用CC2530電路設(shè)計(jì)類(lèi)似，加入SIM900A模塊，利用串口與協(xié)調(diào)器通訊。其樣機(jī)如圖5所示。

2.3 供電設(shè)計(jì)

考慮到設(shè)備都在戶外運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器和傳感器都采用太陽(yáng)能板+蓄電池的供電模式。

3 CC2530程序設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能，程序設(shè)計(jì)分為協(xié)調(diào)器程序和無(wú)線傳感器程序兩個(gè)部分。無(wú)線傳感器可以作為終端或中繼使用。

3.1 協(xié)調(diào)器程序設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器主要用于數(shù)據(jù)處理，組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，接收橋墩的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并通過(guò)SIM900A發(fā)送到服務(wù)器，接收服務(wù)器的控制查詢數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)下發(fā)至終端或中繼設(shè)備。程序主要分為組網(wǎng)、串口通訊、無(wú)線通訊三個(gè)模塊。

在組網(wǎng)程序方面，協(xié)調(diào)器運(yùn)行Z-Stack協(xié)議棧與終端或中繼設(shè)備組網(wǎng)，該部分程序只需在Z-Stack協(xié)議棧[3]基礎(chǔ)上稍做修改即可。

串口程序的設(shè)計(jì)主要使用AT指令與SIM900A模塊進(jìn)行通訊。通過(guò)程序設(shè)計(jì)，讓CC2530根據(jù)AT指令模式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)并判斷命令類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)GPRS連接和數(shù)據(jù)傳輸。與服務(wù)器間的數(shù)據(jù)通訊通過(guò)UDP實(shí)現(xiàn)。

無(wú)線通訊程序主要接收處理橋墩終端上傳的數(shù)據(jù)，包括注冊(cè)、心跳、高度數(shù)據(jù)、報(bào)警等，將數(shù)據(jù)按照協(xié)議格式通過(guò)串口和GPRS發(fā)送至服務(wù)器。處理串口轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的相關(guān)指令并發(fā)送至橋墩終端。協(xié)調(diào)器端程序流程圖如圖6所示。

3.2 終端傳感器程序設(shè)計(jì)

終端傳感器的主要功能包括與協(xié)調(diào)器組網(wǎng)通訊，接收協(xié)調(diào)器指令進(jìn)行查詢、設(shè)置基質(zhì)初始高度等，監(jiān)測(cè)基質(zhì)高度變化，并將變化后的高度數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器。按照功能區(qū)分，將終端程序的設(shè)計(jì)分為組網(wǎng)程序、傳感器程序和無(wú)線接收處理三個(gè)模塊。傳感器端程序流程如圖7所示。

圖7 傳感器端程序流程

終端組網(wǎng)程序同樣使用Z-Stack協(xié)議棧，在協(xié)議棧的基礎(chǔ)上稍做修改，組網(wǎng)時(shí)讀取短地址和長(zhǎng)地址并發(fā)送到協(xié)調(diào)器。

傳感器程序主要利用I/O口中斷，每中斷一次表明基質(zhì)高度發(fā)生5 mm變化，程序根據(jù)初始設(shè)置高度值計(jì)算當(dāng)前高度并上報(bào)至協(xié)調(diào)器，若短時(shí)間內(nèi)高度變化過(guò)快則發(fā)送報(bào)警指令等。

無(wú)線數(shù)據(jù)處理模塊主要處理來(lái)自協(xié)調(diào)器的指令，包括查詢、設(shè)置高度等指令。程序接收到指令后，根據(jù)協(xié)議做相應(yīng)的處理。此外，程序還設(shè)計(jì)了1分鐘定時(shí)向服務(wù)器發(fā)送心跳的功能，以表明設(shè)備在網(wǎng)，方便服務(wù)器處理。

4 云服務(wù)器功能設(shè)計(jì)

云服務(wù)器是系統(tǒng)運(yùn)行的核心部分，論文所用系統(tǒng)將阿里云的云服務(wù)器作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)橋梁基質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。云服務(wù)器主要包含數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)和應(yīng)用層設(shè)計(jì)三個(gè)模塊。人機(jī)界面設(shè)計(jì)如圖8所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)使用SQL Server2008進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，根據(jù)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)庫(kù)保存橋梁各橋墩傳感器的長(zhǎng)地址和短地址，保存每座橋梁SIM900A的IP地址和端口及每個(gè)橋墩的高度數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)主要用于服務(wù)器跟橋梁和橋墩傳感器之間的通訊。論文使用UDP完成，根據(jù)設(shè)計(jì)的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)庫(kù)功能保證通訊正常進(jìn)行。通訊指令包含注冊(cè)、心跳、高度數(shù)據(jù)、設(shè)置、報(bào)警等類(lèi)型。

應(yīng)用層設(shè)計(jì)主要是人機(jī)界面設(shè)計(jì)。論文采用地圖供應(yīng)商提供的接口[4]，將監(jiān)測(cè)的橋梁以地圖模式顯示，此外，還包括設(shè)備綁定、查詢、報(bào)警等功能。

圖中左側(cè)為各橋梁以及橋墩的信息，中間為當(dāng)前橋梁的地圖位置，下方為橋梁各橋墩的基質(zhì)高度信息。菜單包括綁定傳感器、設(shè)置等功能。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種監(jiān)測(cè)橋墩基質(zhì)高度變化的傳感器，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)+云服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁橋墩基質(zhì)高度變化的功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀展現(xiàn)，系統(tǒng)無(wú)需人工值守即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警等功能。目前，該系統(tǒng)已在麗水市宣平港大橋投入測(cè)試階段，測(cè)試期間系統(tǒng)穩(wěn)定，各項(xiàng)功能均正常運(yùn)行。

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篇6

二十一世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)無(wú)線通訊的需求越來(lái)越大，要求越來(lái)越高，無(wú)線頻譜空間的占用也越來(lái)越多，使得可用頻譜越來(lái)越少。在這樣的大背景下，如何將有限的頻譜發(fā)揮出最大的功效成為了無(wú)線通訊技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)話題。隨著研究的深入，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)研究指出，頻譜的利用存在很不平衡的情況，一些非授權(quán)頻段占用擁擠，而有些授權(quán)頻段則經(jīng)?？臻e，3GHz以下頻段的平均頻譜利用率僅為5.2%[1]?；诖朔N發(fā)現(xiàn)，眾多的專家、學(xué)者將目光聚焦到了不可再生的頻譜資源實(shí)現(xiàn)再利用的頻譜共享技術(shù)上，認(rèn)知無(wú)線電隨之進(jìn)入了公眾視野。

一、認(rèn)知無(wú)線電的定義

認(rèn)知無(wú)線電這一概念始于1999年，美國(guó)Joseph Mitola博士首先提出，他指出認(rèn)知無(wú)線電即通過(guò)一種“無(wú)線電知識(shí)表示語(yǔ)言”的新語(yǔ)言提高個(gè)人無(wú)線業(yè)務(wù)的靈活性， 隨后在2000 年瑞典皇家科學(xué)院舉行的博士論文答辯中，Joseph Mitola對(duì)此進(jìn)行了深入的探討[2]。在Joseph Mitola博士研究的基礎(chǔ)上，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)也對(duì)認(rèn)知無(wú)線電進(jìn)行了定義，指出認(rèn)知無(wú)線電是一種可通過(guò)與其運(yùn)行環(huán)境交互而改變其發(fā)射機(jī)參數(shù)的無(wú)線電，這種定義在當(dāng)前得到了較為廣泛的認(rèn)可。綜合看來(lái)，筆者認(rèn)為認(rèn)知無(wú)線電是一種能夠依靠人工智能的支持，感知無(wú)線通信環(huán)境，根據(jù)一定的學(xué)習(xí)和決策算法，實(shí)時(shí)、自適應(yīng)地改變系統(tǒng)工作參數(shù)，動(dòng)態(tài)地檢測(cè)和有效地利用空閑頻譜的無(wú)線電。

二、認(rèn)知無(wú)線電的功能

認(rèn)知無(wú)線電的研究尚屬起步階段，其功能亦等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。從目前的研究來(lái)看，認(rèn)知無(wú)線電具有檢測(cè)、分析和重構(gòu)三大功能[3]。

一是檢測(cè)功能。認(rèn)知無(wú)線電必須具備精確的無(wú)線頻譜檢測(cè)能力，必須在可使用的全頻段范圍內(nèi)多維度進(jìn)行頻譜檢測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)可使用的頻段。由于是免許可使用，認(rèn)知無(wú)線電必須具備迅速發(fā)現(xiàn)主用戶的能力，在工作過(guò)程中時(shí)刻檢測(cè)主用戶是否處于活動(dòng)狀態(tài)，從而確保不對(duì)其產(chǎn)生干擾。

二是分析功能。分析包括對(duì)自身性能、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部狀態(tài)、外部相關(guān)數(shù)據(jù)和用戶自身需求等相關(guān)知識(shí)的分析。如果說(shuō)檢測(cè)是信息的獲取，那么分析就是對(duì)相關(guān)信息的初步處理。認(rèn)知無(wú)線電設(shè)備通過(guò)所獲取的頻譜檢測(cè)結(jié)果分析主用戶的位置、使用的頻點(diǎn)和發(fā)射時(shí)間，同時(shí)分析可用頻點(diǎn)位置、可用帶寬、信道狀況、自身傳輸可能會(huì)對(duì)其他用戶產(chǎn)生的影響以及完成業(yè)務(wù)傳輸所需的帶寬和時(shí)間等。

三是重構(gòu)功能。重構(gòu)能力使得認(rèn)知無(wú)線電設(shè)備可以根據(jù)無(wú)線環(huán)境動(dòng)態(tài)編程，從而允許認(rèn)知無(wú)線電設(shè)備采用不同的無(wú)線傳輸技術(shù)收發(fā)數(shù)據(jù)。在不對(duì)頻譜授權(quán)用戶產(chǎn)生有害干擾的前提下，利用授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻譜提供可靠的通信服務(wù)，這是重構(gòu)的核心思想。當(dāng)該頻段被授權(quán)用戶使用時(shí)，認(rèn)知無(wú)線電有兩種應(yīng)對(duì)方式：切換到其它空閑頻段進(jìn)行通信和繼續(xù)使用該頻段，但改變發(fā)射功率或者調(diào)制方案，以避免對(duì)授權(quán)用戶造成有害干擾。

三、認(rèn)知無(wú)線電運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)

認(rèn)知無(wú)線電要得到有效運(yùn)用，就必須解決好頻譜資源匱乏和目前固定分配頻譜利用率較低的問(wèn)題，以下技術(shù)研究就顯得尤為重要。

一是頻譜分配技術(shù)。頻譜分配是指根據(jù)需要接入系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目及其服務(wù)要求將頻譜分配給一個(gè)或多個(gè)指定節(jié)點(diǎn)，是認(rèn)知無(wú)線電實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)用的前提與核心。頻譜分配策略的選擇直接決定系統(tǒng)容量、頻譜利用率以及能否滿足用戶因不同業(yè)務(wù)而不斷變化的需求。頻譜分配技術(shù)按分配方式可以分為一般分為靜態(tài)頻譜分配、動(dòng)態(tài)頻譜分配和混合式頻譜分配，按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類(lèi)可分為集中式頻譜分配和分布式頻譜分配，按合作方式分類(lèi)可分為合作式頻譜分配與非合作式頻譜分配。無(wú)論是哪種分配方式，在進(jìn)行分配時(shí)都必須堅(jiān)持靈活性原則、系統(tǒng)性原則、減小信令開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算量原則，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)認(rèn)知無(wú)線電頻譜分配模型。

二是感知位置技術(shù)。無(wú)線電信號(hào)會(huì)受到地理環(huán)境的影響，不同的地理空間對(duì)與無(wú)線電信號(hào)的影響各異。室內(nèi)與室外、市區(qū)與鄉(xiāng)村、山區(qū)與平原相比，室外、鄉(xiāng)村和平原就更有利于無(wú)線電信號(hào)的傳輸。認(rèn)知無(wú)線電與全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)結(jié)合，通過(guò)自我學(xué)習(xí)的方法，能夠識(shí)別出自身所處的地理位置，進(jìn)而能根據(jù)地理環(huán)境選擇合適的發(fā)送頻率、調(diào)制方式等參數(shù)，這對(duì)認(rèn)知無(wú)線電功能的實(shí)現(xiàn)有著重要的作用。

三是功率控制技術(shù)。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)必須有效控制功率，這樣才能使主用戶不受干擾，實(shí)現(xiàn)頻譜共享。在研究功率控制問(wèn)題時(shí)，有兩種方法值得我們?nèi)L試。一種是將測(cè)量到的主用戶接收機(jī)信號(hào)的本地信噪比近似為認(rèn)知用戶與主用戶間的距離，從而相應(yīng)地調(diào)整認(rèn)知用戶的發(fā)射功率。另一種即采用兩用戶重復(fù)對(duì)策理論建模，借助遺傳算法來(lái)搜索策略空間。這些方法可實(shí)現(xiàn)在保證主用戶不受有害干擾的前提下增加認(rèn)知用戶的發(fā)送功率。

除了上述三大技術(shù)外，物理層安全技術(shù)、鏈路保持技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)等亦有待于我們進(jìn)一步去研究探索，進(jìn)而促進(jìn)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)發(fā)揮出更大的功效。

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篇7

0前言

移動(dòng)學(xué)習(xí)作為數(shù)字化學(xué)習(xí)(E-learning)中的一個(gè)分支,是又一個(gè)新的學(xué)習(xí)模式,是教育技術(shù)領(lǐng)域研究的又一個(gè)新熱點(diǎn),對(duì)我國(guó)教育界已經(jīng)不是一個(gè)陌生的概念。如今伴隨著無(wú)線通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們逐漸看到、感覺(jué)到移動(dòng)學(xué)習(xí)存在的巨大潛力,因此如何將無(wú)線通訊技術(shù)應(yīng)用于教育和培訓(xùn)的話題又漸漸升溫。正如基更先生所指出的“,不是技術(shù)本身所固有的教育特性造就了遠(yuǎn)程教育和開(kāi)放大學(xué)的成功,而是公眾普遍擁有的技術(shù)造就了這種成功?！盇lexzanderDye等人在它們的題為《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中對(duì)M-Learning(移動(dòng)學(xué)習(xí))給出了一個(gè)較具體的定義:移動(dòng)學(xué)習(xí)是一種在移動(dòng)計(jì)算設(shè)備幫助下的能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)發(fā)生的學(xué)習(xí),移動(dòng)學(xué)習(xí)所使用的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備必須能夠有效地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容并且提供教師與學(xué)習(xí)者之間的雙向交流。

1移動(dòng)學(xué)習(xí)的對(duì)象

移動(dòng)學(xué)習(xí)的對(duì)象不僅僅局限于學(xué)生的學(xué)習(xí),還推廣到公司員工、沒(méi)有受過(guò)良好教育又渴望學(xué)習(xí)的人等等,唯一的條件是他們必須擁有移動(dòng)通訊設(shè)備。它的理念是讓學(xué)習(xí)“隨時(shí)、隨地、隨身”地發(fā)生。

(1)學(xué)生:在無(wú)線通訊發(fā)展迅速的今天,大部分的學(xué)生都擁有了電腦、手機(jī)等電子通訊工具。這就為移動(dòng)學(xué)習(xí)提供了一個(gè)很好的條件,我們可以充分利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)課堂學(xué)習(xí)中的不足。

(2)公司員工:對(duì)于公司而言,移動(dòng)設(shè)備的齊全及其高級(jí)功能,使“隨需應(yīng)變”的“移動(dòng)學(xué)習(xí)”變得可行。公司面臨的最大挑戰(zhàn)是如何將相關(guān)的信息和材料在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間提供給員工,保持員工的工作投入和競(jìng)爭(zhēng)力。而移動(dòng)學(xué)習(xí)也可以方便地借助他們現(xiàn)有的設(shè)備來(lái)解決存在的問(wèn)題。

(3)沒(méi)有受過(guò)良好教育又渴望學(xué)習(xí)的人:這些人要么工作環(huán)境差,甚至很無(wú)聊,又沒(méi)有機(jī)會(huì)參加任何社會(huì)組織的培訓(xùn)。但是他們共有的是移動(dòng)電話,用它來(lái)發(fā)短信、聊天、玩游戲。移動(dòng)學(xué)習(xí)就要借助他們的移動(dòng)電話來(lái)激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情,給他們學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),教給他們學(xué)習(xí)技能,讓他們更好地就業(yè)。

2移動(dòng)學(xué)習(xí)的基本模式

以移動(dòng)電話為支撐的短消息模式:這是最基本也最普遍的模式,是正在運(yùn)用和開(kāi)發(fā)潛力最大的模式。

以互聯(lián)網(wǎng)為支持的連接技術(shù)模式:移動(dòng)學(xué)習(xí)是移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代教育三者結(jié)合的產(chǎn)物。所以互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助這一技術(shù)基礎(chǔ)。其主要的技術(shù)支撐是:WAP(WirelessApplicationProtocol)無(wú)線應(yīng)用協(xié)議“;藍(lán)牙”(Bluetooth)技術(shù),一種用于替代便攜或固定電子設(shè)備上使用的電纜或連接線的短距離無(wú)線連接技術(shù);GPRS(GeneralPacketRadioService)即通過(guò)無(wú)線分組業(yè)務(wù)、3G通信協(xié)議等,從而為我們提供在臺(tái)式和筆記本電腦上才能實(shí)現(xiàn)的功能,如收發(fā)E-mail、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、流媒體、多媒體信息等。

3移動(dòng)學(xué)習(xí)的特性

(1)數(shù)字化:移動(dòng)學(xué)習(xí)主要借助的是移動(dòng)通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它的數(shù)字化特性是由其自身所借助的設(shè)備和支持技術(shù)決定的,也正是由于網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,才更能夠加快移動(dòng)學(xué)習(xí)發(fā)展的步伐。

(2)即時(shí)性:移動(dòng)學(xué)習(xí)能夠給學(xué)生提供一個(gè)最寬松的環(huán)境,使你隨時(shí)都能夠與他人交流新的想法,把你思想的閃光點(diǎn)與他人分享。移動(dòng)學(xué)習(xí)的核心特征就是讓學(xué)習(xí)者能夠體驗(yàn)學(xué)習(xí)的愉悅,讓學(xué)習(xí)者能夠在最佳的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

(3)隨意性:移動(dòng)學(xué)習(xí)可以利用零散時(shí)間學(xué)習(xí),可以在回家、旅途、商場(chǎng)等任何時(shí)間、任何地點(diǎn)隨時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。而如遇到什么疑難問(wèn)題也可以借助手機(jī)短信與老師和同學(xué)聯(lián)系,獲得解答。

(4)學(xué)習(xí)環(huán)境是移動(dòng)的:不論是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)還是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí),他們的學(xué)習(xí)環(huán)境都是固定的。而移動(dòng)學(xué)習(xí)的一個(gè)最突出的特點(diǎn)就是它的環(huán)境的移動(dòng)性。這樣學(xué)習(xí)不再局限于一個(gè)固定的環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)真正意義上的自主性。4移動(dòng)學(xué)習(xí)的環(huán)境

移動(dòng)學(xué)習(xí)能否得到很好的應(yīng)用和發(fā)展,與其環(huán)境也有很大的關(guān)系。它的環(huán)境是移動(dòng)的,教師、研究人員、技術(shù)人員和學(xué)生都是移動(dòng)的,這是不同于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的一個(gè)特性。但是移動(dòng)學(xué)習(xí)主要借助的是移動(dòng)公司的短信服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)公司支持的移動(dòng)設(shè)備,所以這個(gè)環(huán)境是非常重要的。在整個(gè)的過(guò)程中我們必須與移動(dòng)通信公司及網(wǎng)絡(luò)公司達(dá)成協(xié)議,為我們的移動(dòng)學(xué)習(xí)提供良好的環(huán)境。

在構(gòu)建移動(dòng)學(xué)習(xí)的同時(shí),還要注意在任何場(chǎng)所學(xué)習(xí)的可行性。人是環(huán)境中最重要的一個(gè)要素,這就要求學(xué)習(xí)者具備一定的自我控制能力和自主學(xué)習(xí)的能力。移動(dòng)學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)者在整個(gè)流程當(dāng)中,要能夠協(xié)調(diào)好與老師、同學(xué)、同事之間的關(guān)系,合理選擇學(xué)習(xí)的方式,實(shí)現(xiàn)自己的有效學(xué)習(xí)。在這個(gè)環(huán)境中,物力、財(cái)力等因素也是要考慮的問(wèn)題。移動(dòng)學(xué)習(xí)畢竟需要的是手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)設(shè)備,這就提出了一個(gè)高于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的條件。如今在大學(xué)中幾乎實(shí)現(xiàn)了這樣的條件,所以我們要能夠利用便利的條件,發(fā)揮移動(dòng)學(xué)習(xí)的作用,從而在實(shí)踐中探索,達(dá)到移動(dòng)學(xué)習(xí)的真正目的——隨時(shí)隨地隨身地進(jìn)行終身學(xué)習(xí)。

5移動(dòng)學(xué)習(xí)存在的不足

(1)大多數(shù)研究者表示,PDA和WAP手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備只是目前在學(xué)習(xí)手段上的一種擴(kuò)展,它們不能夠替代現(xiàn)有的學(xué)習(xí)工具。更重要的是,并非所有的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動(dòng)都適合使用移動(dòng)設(shè)備。

(2)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中在線閱讀時(shí)間過(guò)長(zhǎng),學(xué)習(xí)者的眼睛容易疲勞,也容易讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生厭煩感。而利用手機(jī)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí),其屏幕的大小、分辨率等對(duì)閱讀也有很大的限制,并且如果在路途中,車(chē)子的晃動(dòng)等外在條件也影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的心情等。

(3)移動(dòng)學(xué)習(xí)的運(yùn)用時(shí)機(jī)也存在一定的問(wèn)題,人在走路或在車(chē)上學(xué)習(xí)時(shí),最好是運(yùn)用收音機(jī)、隨身聽(tīng)或MP3等進(jìn)行語(yǔ)言的聽(tīng)力訓(xùn)練。這樣也就不需要運(yùn)用掌上電腦、手機(jī)等昂貴的移動(dòng)設(shè)備,節(jié)約了學(xué)習(xí)成本。

(4)人文因素。在移動(dòng)學(xué)習(xí)中我們經(jīng)?？紤]的是如何利用現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行有效的學(xué)習(xí),而忽略了學(xué)習(xí)者的需求。如公司對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)時(shí)運(yùn)用移動(dòng)學(xué)習(xí),不僅可以提高員工的工作效率,也節(jié)省了很多的成本。但是員工是否樂(lè)意學(xué)習(xí),是否能達(dá)到培訓(xùn)的目的及產(chǎn)生一定的效果,這些問(wèn)題都沒(méi)有考慮過(guò)。

總而言之,移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)是有目共睹的,我們相信在利用各種設(shè)備的輔助之下開(kāi)展的移動(dòng)學(xué)習(xí),也能夠給我們的教育帶來(lái)新的發(fā)展。但是,它的發(fā)展仍處在探索階段,如何才能夠發(fā)揮好它的內(nèi)在優(yōu)勢(shì),在解決技術(shù)、環(huán)境、物資財(cái)力等方面的基礎(chǔ)上,更好地對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行人文關(guān)懷,這都是我們應(yīng)該關(guān)心的問(wèn)題。因?yàn)榻逃囊际鞘谷w學(xué)習(xí)者進(jìn)行愉悅的、主動(dòng)的學(xué)習(xí),而不是被動(dòng)的學(xué)習(xí)。這就需要我們?cè)谡麄€(gè)過(guò)程中進(jìn)行有益的探索,真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)隨時(shí)隨地隨身”的終身學(xué)習(xí)目標(biāo)。

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中圖分類(lèi)號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110048-01

一、發(fā)展背景

目前國(guó)內(nèi)外的指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)備大多停留在指紋采集器、和一臺(tái)計(jì)算機(jī)的組合水平上,這樣的系統(tǒng)有很多缺陷。針對(duì)于目前國(guó)內(nèi)存在的一些不足,本項(xiàng)目擬以ARM芯片為核心的藍(lán)牙通訊芯片硬件,以指紋識(shí)別系統(tǒng)為核心的軟件,實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于ARM的無(wú)線便攜式指紋辨識(shí)系統(tǒng)平臺(tái),能實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信傳輸。以此改進(jìn)現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng),并期望在應(yīng)用方面得到推廣。

二、研究意義

為了解決目前大多指紋識(shí)別系統(tǒng)的攜帶不方便,身份識(shí)別時(shí)間較長(zhǎng),工作效率低,且目前的系統(tǒng)都不具有通信交換功能和信息傳遞的及時(shí)性的缺點(diǎn),有針對(duì)性的去設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一種無(wú)線通信功能的便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

與常見(jiàn)的產(chǎn)品模型相比,有如下優(yōu)點(diǎn):1.便攜式:本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)以ARM9為平臺(tái)的便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng),該系統(tǒng)可以方便在室外使用,通過(guò)比較存儲(chǔ)器內(nèi)的指紋特征信息與現(xiàn)場(chǎng)采集的指紋信息可以完成身份確認(rèn);2. 速度快:通過(guò)相關(guān)人員的指紋能夠馬上確認(rèn)身份,無(wú)需與計(jì)算機(jī)相連;3. 實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通訊的模式:通過(guò)單片無(wú)線收發(fā)芯片可以完成與機(jī)構(gòu)中心的信息交流。

四、硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括指紋采集、無(wú)線通訊、和存儲(chǔ)模塊三個(gè)部分。先利用指紋采集模塊采集指紋圖像,再經(jīng)ARM9模塊進(jìn)行算法處理,把相關(guān)的信息存儲(chǔ)起來(lái),并與存儲(chǔ)模塊的中的指紋比對(duì)確認(rèn)身份,并通過(guò)無(wú)線通訊模塊把相關(guān)信息發(fā)送至信息中心。1.指紋采集指紋采集傳感器采用OV7620,并以I2C總線及DMA的數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)與CPU的信息交互。當(dāng)nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時(shí),傳感器便有數(shù)據(jù)輸出,并且數(shù)據(jù)能夠維持至下一個(gè)同樣的過(guò)程的到來(lái)。這正好符合44B0的外部DMA請(qǐng)求的單步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式來(lái)讀取數(shù)據(jù)。最終的數(shù)據(jù)讀取是通過(guò)片選鎖存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于DMA的方式不干預(yù)CPU,因此也大大提高了讀取的速度。2.電源管理。電源管理部分采用了1150mAh的LI電,通過(guò)DC-DC升壓至5V,再通過(guò)LDO給系統(tǒng)所需要的3.3V和2.5V電壓。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:電池供電時(shí),開(kāi)關(guān)S9按下,TEST1點(diǎn)由高變低,Q0導(dǎo)通,NAND網(wǎng)絡(luò)為高,系統(tǒng)開(kāi)始供電,此時(shí)程序運(yùn)轉(zhuǎn)并給與SHDN引腳高電平信號(hào),促使Q6導(dǎo)通,此時(shí)即使按鍵抬起TEST1點(diǎn)仍為低電平,維持Q0的導(dǎo)通。當(dāng)插上U后,按鍵的按下使得Q4導(dǎo)通,Q0此時(shí)截至,系統(tǒng)由電池供電切換為U供電,其它道理相同。關(guān)機(jī)時(shí)按鍵按。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖像的連續(xù)采集以及溫度、濕度、照明亮度等的控制。其中圖像采集是系統(tǒng)的核心,其工作流程如下:(1)默認(rèn)情況下,系統(tǒng)工作在休眠狀態(tài)。(2)工作人員通過(guò)PC管理軟件發(fā)送命令開(kāi)始采集圖像,軟件通過(guò)USB接口把命令發(fā)送給藍(lán)牙適配器ARM命令。(3)接收到圖像采集命令后,ARM控制CPLD開(kāi)始采集圖像數(shù)據(jù)。(4)CPLD把采集到的一幀圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)入一塊SRAM中,把ARM的總線切換到該SRAM上,并通知ARM進(jìn)行壓縮;同時(shí)CPLD往另一塊SRAM中繼續(xù)采集下一幀圖像,便于提高系統(tǒng)的吞吐率。(5)ARM通過(guò)藍(lán)牙模塊返回響應(yīng)命令,并返回采集JPEG-LS圖像的頭信息。(6)PC管理軟件發(fā)送命令接收下一行壓縮圖像,ARM壓縮該行原始圖像,并發(fā)送壓縮數(shù)據(jù);如果出錯(cuò),可以重新發(fā)送。重復(fù)本步驟可以獲取整幀壓縮圖像。(7)PC軟件對(duì)壓縮圖像解碼并顯示,并提供其他附加功能,如圖像處理、保存等。(8)重復(fù)步驟(2)～(7),獲取下一幀壓縮圖像。由上述流程可以看出,JPEG-LS壓縮以及無(wú)線信道傳輸決定整個(gè)系統(tǒng)的圖像傳輸速率。無(wú)線傳輸采用藍(lán)牙技術(shù),其標(biāo)稱空中速率為1 Mbps,不易提高;因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是JPEG-LS的編碼效率。3.ARM與藍(lán)牙接口設(shè)計(jì).藍(lán)牙是無(wú)線數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸?shù)拈_(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。它將各種通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字系統(tǒng),甚至家用電器,采用無(wú)線方式連接起來(lái)。為了優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),我們采用性價(jià)比高的CSR BC2實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無(wú)線串口。CSRBC2是一款高度整合的模塊級(jí)藍(lán)牙芯片,主要包括:基帶控制器、2.4～2.5GHz的數(shù)字智能無(wú)線電和程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。通過(guò)該模塊,系統(tǒng)可以提供無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)UART接口,支持多種波特率(如9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps、57.6kbps、115.2 1kbps、230.4 kbps、460.8 kbps、92l.6 kbps)。當(dāng)速率為460.8 kbps時(shí),藍(lán)牙芯片能夠正常工作;而在921.6kbps時(shí),會(huì)有很高的誤碼率。

五、軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括固定主程序,管理功能模塊,指紋采集算法模塊,指紋匹配算法模塊,無(wú)線通信程序模塊,硬件操作模塊等。以下為各個(gè)模塊所包含的函數(shù):1.指紋采集算法模塊:打開(kāi)采集儀函數(shù)、關(guān)閉采集儀函數(shù)、設(shè)置參數(shù)函數(shù)、指紋探測(cè)函數(shù);2.指紋匹配算法模塊:指紋驗(yàn)證函數(shù)、指紋比對(duì)函數(shù);3.無(wú)線通訊模塊:協(xié)議層函數(shù)、控制層函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)層函數(shù)、鏈路層函數(shù)、驅(qū)動(dòng)層函數(shù);4.硬件操作模塊:讀寫(xiě)存儲(chǔ)器函數(shù)、初始化函數(shù)、狀態(tài)讀取函數(shù);5.管理功能模塊:指紋的存儲(chǔ)、刪除、更新函數(shù)。

六、結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)以ARM為核心,通過(guò)藍(lán)牙傳輸,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的無(wú)線指紋辨識(shí)功能。本系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性,可以使得系統(tǒng)更加微型化。首先,如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片,則將融合ARM核以及藍(lán)牙功能,可以更加減小整個(gè)系統(tǒng)的體積。最重要的是,如果發(fā)展自主產(chǎn)權(quán)的指紋識(shí)別芯片,那么以現(xiàn)有的SOPC技術(shù),可以將ARM核、CPLD邏輯門(mén)以及藍(lán)牙通信功能集成在一起,形成指紋識(shí)別的集成解決方案,從而使其產(chǎn)業(yè)化成為可能。

基金項(xiàng)目:本文為九江學(xué)院科研課題“《基于ARM7的無(wú)線便攜式指紋辨識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》09kj11的研究”研究成果之一

參考文獻(xiàn):

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一、相關(guān)概念

物探測(cè)量是工程測(cè)量的一個(gè)重要分支，主要任務(wù)就是依據(jù)物探設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)的勘探點(diǎn)用一定的測(cè)量方法放樣到實(shí)地并準(zhǔn)確記錄其物探點(diǎn)空間位置，為物探野外施工、資料處理及解釋提供符合設(shè)計(jì)要求的測(cè)量成果、圖件和信息資料。GPS是由美國(guó)國(guó)防部研制部署和控制的軍民兩用，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPRS即通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

二、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）集成定位接收終端硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。GPS-GPRS集成定位接收終端的設(shè)計(jì)思想是集成GPS和GPRS兩個(gè)模塊。該定位終端實(shí)時(shí)獲取GPS提供的經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等GPS信息后，以GPRS上網(wǎng)的形式發(fā)送給監(jiān)控中心。所以硬件設(shè)計(jì)應(yīng)該包括GPS模塊和GPRS兩個(gè)模塊，并且要有一個(gè)控制單元協(xié)調(diào)兩個(gè)模塊工作。除此之外，定位終端還應(yīng)該包括LCD顯示模塊和電源模塊等部分?？偟脑O(shè)計(jì)思路是GPS模塊通過(guò)串口通訊與單片機(jī)建立聯(lián)系，由單片機(jī)來(lái)控制GPS模塊工作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)485總線傳輸給GPRS模塊，再有GPRS模塊通過(guò)無(wú)線通信將信息傳輸給終端LCD顯示模塊上。（2）集成定位接收終端軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。定位接收終端的軟件主要完成上電后系統(tǒng)的初始化，對(duì)各個(gè)模塊的檢測(cè)，接收GPS模塊傳來(lái)的GPS消息，利用GPRS模塊傳輸?shù)腉PS定位信息。整個(gè)軟件系統(tǒng)應(yīng)該包括主控模塊、GPRS模塊、GPS模塊、LCD顯示模塊和串口操作模塊五部分。本課題的軟件分為終端軟件部分和服務(wù)器軟件部分。將內(nèi)核加載到RAM中運(yùn)行后，系統(tǒng)的控制權(quán)就完全轉(zhuǎn)交給內(nèi)核了。內(nèi)核在完成一系列初始化工作后，將自動(dòng)運(yùn)行用戶程序。終端軟件主要包括以下幾個(gè)主要模塊：鍵盤(pán)處理、GPS數(shù)據(jù)的處理、用戶數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。（3）監(jiān)控中心設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控中心主要實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS-GPRS集成的定位系統(tǒng)中的各個(gè)定位終端的控制和跟蹤，它能主動(dòng)向系統(tǒng)中各個(gè)定位終端發(fā)送位置請(qǐng)求，并且獲取各個(gè)終端的位置消息，解析出GPS消息中的經(jīng)緯度、時(shí)間、速度等值，并且通過(guò)軟件界面顯示，供用戶察看。同時(shí)通過(guò)軟件接口將定位消息發(fā)送到與電子地圖或GIS等軟件平臺(tái)接口，以便其他后臺(tái)程序利用終端的位置消息進(jìn)一步進(jìn)行分析和處理。監(jiān)控中心通過(guò)串口連接一個(gè)無(wú)線通訊模塊，以其來(lái)實(shí)現(xiàn)和各終端無(wú)線設(shè)備的通信。監(jiān)控中心的主要部分包括：無(wú)線通訊模塊部分――監(jiān)控中心服務(wù)器部分――無(wú)限通信終端部分。本次系統(tǒng)的工作流程下所述：第一，監(jiān)控中心接到一單新的任務(wù)后，馬上查找當(dāng)前是否有空閑的終端，如果有則直接選擇一個(gè)，然后向其下達(dá)工作任務(wù)，如果沒(méi)有則轉(zhuǎn)到第二。第二，監(jiān)控中心在新接收任務(wù)附近的地點(diǎn)查找是否有正在工作的終端，如果有則向它們發(fā)送消息，要求報(bào)告當(dāng)前的工作狀態(tài)。第三，監(jiān)控中心根據(jù)報(bào)告過(guò)來(lái)的信息，選取一個(gè)最合適的終端，向其下達(dá)工作任務(wù)。第四，各終端的使用者在完成工作之后，向監(jiān)控中心發(fā)送信息，報(bào)告各自的工作情況，監(jiān)控中心會(huì)自動(dòng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中更新這些信息。第五，監(jiān)控中心也可以提供一些公共服務(wù)，如信息查詢等。（4）定位系統(tǒng)在物探行業(yè)中的應(yīng)用。物探測(cè)量作業(yè)多位于沙漠等荒蕪人煙的地方，地形復(fù)雜，山體高大，道路稀少，氣候多變，晝夜溫差大。由于受地形、氣候、山體遮擋、森林覆蓋等諸多不利因素的影響，使測(cè)量精度受到限制，施工進(jìn)度無(wú)法保證，作業(yè)效率低下，人員安全不能保障，項(xiàng)目成本上升等。基于GPS-GPRS定位系統(tǒng)的物探測(cè)量作業(yè)具備了以下功能特點(diǎn)：一是有效增加物探測(cè)量作業(yè)距離，提高信號(hào)覆蓋范圍，有手機(jī)信號(hào)的地方即可工作，更加方便用戶的使用，；二是采用GPRS通訊模式的物探測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)速度快，隨著速度的增加，其數(shù)據(jù)延遲也降低了，相比于GSM通訊費(fèi)用低，GPRS數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用遠(yuǎn)比打電話接入的費(fèi)用低。GPS與GPRS技術(shù)的結(jié)合，使得任何地點(diǎn)的流動(dòng)站都可以方便的與基準(zhǔn)站、中繼站、監(jiān)控中心建立數(shù)據(jù)聯(lián)系。

三、結(jié)論

本文以物探測(cè)量的實(shí)際工作需要為目標(biāo)，將GPS技術(shù)與GPRS技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，嚴(yán)格按照實(shí)際物探測(cè)量操作流程建立相應(yīng)的模型，利用GPRS的數(shù)據(jù)傳輸功能，對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，其可操作性及實(shí)時(shí)性都較強(qiáng)，而且成本較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較高的可靠性；同時(shí)可以將本地原始位置信息實(shí)時(shí)發(fā)送到基地進(jìn)行處理，并給用戶返回更加精確的位置消息，這樣就可以避免由于誤差范圍太大而導(dǎo)致的重復(fù)勞動(dòng)。

篇10

在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、傳輸可靠性高的特點(diǎn)，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價(jià)、近距離、無(wú)線、低功耗、保密性強(qiáng)的通訊方案，主要應(yīng)用于近距離的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，也有用于近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入。從早期的IRDA規(guī)范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設(shè)備也越來(lái)越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進(jìn)行通訊，由于它的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無(wú)線通訊的場(chǎng)合，進(jìn)行"點(diǎn)對(duì)點(diǎn)"的直線數(shù)據(jù)傳輸，因此在小型的移動(dòng)設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。

1.紅外通信的基本原理

紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。

簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。

2.紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)

紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持：

⑴通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā);

⑵主要是用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接；

⑶新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)；

⑷小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)；

⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術(shù)已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)。

3.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的用途

紅外通訊技術(shù)常被應(yīng)用在下列設(shè)備中：

⑴筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦；

⑵打印機(jī)、鍵盤(pán)鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)設(shè)備；

⑶電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)；

⑷數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表；

⑸工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備；

⑹網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。

4.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的缺點(diǎn)

⑴通訊距離短，通訊過(guò)程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷;

⑵目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)通訊速率較低（115.2kbit/s）;

⑶紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。

5.紅外通信技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的沖擊

紅外通信標(biāo)準(zhǔn)有可能使大量的主流計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預(yù)計(jì)，執(zhí)行紅外通信標(biāo)準(zhǔn)即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)率提高到10Mb/s。

紅外通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標(biāo)準(zhǔn)。目前，惠普移動(dòng)計(jì)算分公司正在開(kāi)發(fā)內(nèi)置式端口，所有擁有支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的筆記本計(jì)算機(jī)和手持式計(jì)算機(jī)的用戶，可以把計(jì)算機(jī)放在電話機(jī)的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器。

紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的廣泛兼容性可為PC設(shè)計(jì)師和終端用戶提供多種供選擇的無(wú)電纜連接方式，如掌上計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理設(shè)備和桌面計(jì)算機(jī)之間的文件交換；在計(jì)算機(jī)裝置之間傳送數(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機(jī)和其它設(shè)備。

6.紅外通信技術(shù)開(kāi)辟數(shù)據(jù)通信的未來(lái)

目前，符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)要求的個(gè)人數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)助理設(shè)備、筆記本計(jì)算機(jī)和打印機(jī)已推向市場(chǎng)，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過(guò)個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來(lái)。由于紅外連接本身是數(shù)字式的，所以在筆記本計(jì)算機(jī)中不需要調(diào)制解調(diào)器。便攜式PC機(jī)有一個(gè)任選的擴(kuò)展插槽，可插入新式PCS數(shù)據(jù)卡。PCS數(shù)據(jù)卡配電話使用，建立和保持對(duì)無(wú)線PCS系統(tǒng)的連接；擴(kuò)展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。由于PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的紅外端口實(shí)現(xiàn)的，所以PCS數(shù)字電話系統(tǒng)可在任何一種PC機(jī)上使用，包括各種新潮筆記本計(jì)算機(jī)以及手持式計(jì)算機(jī)，以提供紅外數(shù)據(jù)通信。而且，由于該系統(tǒng)不要求在計(jì)算機(jī)中使用調(diào)制解調(diào)器，所以過(guò)去不可能維持高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器運(yùn)行所需電壓的手持式計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在也能以無(wú)線方式進(jìn)行通信。紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者還在設(shè)想在機(jī)場(chǎng)和飯店等地點(diǎn)使用步行傳真機(jī)和打印機(jī)，在這些地方，掌上計(jì)算機(jī)用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機(jī))也可以采用紅外接口裝置。

預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，數(shù)字蜂窩電話、尋呼機(jī)、付費(fèi)電話等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著膝上計(jì)算機(jī)用戶不用電纜連接的新潮即將到來(lái)。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強(qiáng)，故國(guó)外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來(lái)重視這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機(jī)密機(jī)構(gòu)、邊海防的端對(duì)端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。

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