導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇無線傳輸技術(shù)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，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

一、引言

上世紀(jì)70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng)，但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所取代，相對(duì)FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時(shí)產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加，人們對(duì)通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動(dòng)通信技術(shù)，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個(gè)方面做WCDMA和CDMA2000的對(duì)比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較

由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術(shù)要求，支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們?cè)诩夹g(shù)實(shí)現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。

WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。WCDMA技術(shù)較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù)；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點(diǎn)是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。

CDMA2000的優(yōu)勢(shì)是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級(jí)，只需增加新的信道單元，升級(jí)成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機(jī)待機(jī)時(shí)間也增加了兩倍。缺點(diǎn)是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。

1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較

WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點(diǎn)不同，造成了不同的技術(shù)特點(diǎn)。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的互操作性和對(duì)GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對(duì)以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級(jí)。

（1）這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。

②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。

③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動(dòng)臺(tái)需要切換時(shí)，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。

④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。

（2）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①擴(kuò)頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號(hào)開銷。CDMA2000分兩個(gè)方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個(gè)階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，并且可實(shí)現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴(kuò)頻，射頻帶寬為1.25MHz。

②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號(hào)質(zhì)量，并支持多用戶。

④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù)，為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò)，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級(jí)。

2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較

3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個(gè)用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個(gè)用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個(gè)頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動(dòng)臺(tái)成本會(huì)大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會(huì)如此。

WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密，而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強(qiáng)。IS-95廠家設(shè)備難以互通，給運(yùn)營商設(shè)備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實(shí)現(xiàn)無縫的漫游，這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動(dòng)用戶均有唯一標(biāo)識(shí)，而CDMA2000尚不能很好做到這一點(diǎn)。

3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較

（1）WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時(shí)隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個(gè)時(shí)隙就能升級(jí)為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級(jí)采用8PSK調(diào)制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。

（2）CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

主要的CDMA2000運(yùn)營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運(yùn)營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn)，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍，最后升級(jí)為CDMA2000。

窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。

①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級(jí)到IS295B，可支持64kbit/s。

②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級(jí)和演進(jìn)。對(duì)于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn)，然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。

③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗(yàn)網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ)，IS241D規(guī)范在1999年底，目前IS241E規(guī)范還未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景

對(duì)3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度，還要結(jié)合本國國情、市場(chǎng)運(yùn)作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看，兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種，但可以共存。

在我國，GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模，歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn)，從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對(duì)GPS依賴較大；在小區(qū)站點(diǎn)同步方面，CDMA2000基站通過GPS實(shí)現(xiàn)同步，將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設(shè)計(jì)可以使用異步基站，運(yùn)營者獨(dú)立性強(qiáng)；對(duì)于電信設(shè)備制造行業(yè)，我國在GSM蜂窩移動(dòng)通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。

WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù)，并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時(shí)的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，卻不能提供一種相對(duì)平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計(jì)是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級(jí)，即可將IS-95基站升級(jí)為CDMA2000基站。

由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時(shí)間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。

參考文獻(xiàn)：

篇2

1.1傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)環(huán)境參數(shù)，并對(duì)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，使數(shù)據(jù)通過WSN傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)處，其處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力要求不高，因此采用簡單節(jié)約的設(shè)計(jì)方案。如圖3所示，傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和電路等部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)對(duì)所需參數(shù)進(jìn)行采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理傳感器模塊采集的以及射頻模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)之間的通信，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送或接收。電源模塊負(fù)責(zé)為整個(gè)節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量，是決定節(jié)點(diǎn)壽命的關(guān)鍵因素之一。電路則包括聲光電路、復(fù)位電路及接口電路等。（1）處理器模塊。處理器模塊是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心部分，本設(shè)計(jì)方案中，處理器選用德州儀器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，該處理器采用1.8V-3.6V的低電壓供電，可以在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，非常適合應(yīng)用在對(duì)功耗控制要求甚高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該處理器同時(shí)擁有較強(qiáng)的處理能力和較豐富的片內(nèi)資源，擁有16kB閃存、512BRAM、2個(gè)16位的定時(shí)器、1個(gè)通用同步異步接口（USART）、12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和6個(gè)8位并行接口。（2）射頻模塊。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)既需要發(fā)射又需要接收數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計(jì)方案中的射頻模塊采用收發(fā)一體的無線收發(fā)機(jī)。射頻模塊采用Chipcon公司推出的無線收發(fā)芯片CC2420，它的工作電壓位于2.1~3.6V之間，收發(fā)電流不超過20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要較少的電路就可工作，天線設(shè)計(jì)采用PCB天線，進(jìn)一步減小模塊體積。CC2420工作在2.4GHz頻段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee協(xié)議；采用O-QPSK調(diào)制方式，抗鄰道干擾能力強(qiáng)；128B接收和128B發(fā)射用的數(shù)據(jù)緩存空間，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)250kb-ps。（3）傳感器模塊。傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集部分根據(jù)實(shí)際需要選擇相應(yīng)的傳感器，如溫度、濕度、振動(dòng)、光敏、壓力等傳感器。本文的研究重點(diǎn)不在傳感器上，因此僅以溫濕度傳感器作為例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號(hào)處理電路集成在一起，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)[3]。其工作溫度范圍在-40℃-123.8℃之間，其在-20℃-70℃范圍內(nèi)，溫度測(cè)量精度在±1℃以內(nèi)；濕度范圍在0%-100%之間，在10%-90%范圍內(nèi)，濕度測(cè)量精度在±2%以內(nèi)。

1.2匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，匯聚節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)和處理后傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處，同時(shí)，接收來自網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的信息，向傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)任務(wù)。匯聚節(jié)點(diǎn)是連接WSN和外部網(wǎng)絡(luò)的接口，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，使用戶能夠訪問、獲取和配置WSN的資源，對(duì)其處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力要求較高。而為了與傳感器節(jié)點(diǎn)匹配，匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)與傳感器節(jié)點(diǎn)基本相似，如圖4所示，匯聚節(jié)點(diǎn)沒有傳感器模塊，增加了存儲(chǔ)器模塊和藍(lán)牙通信模塊。（1）處理器模塊。同樣的，處理器模塊也是匯聚節(jié)點(diǎn)的核心部分，主要負(fù)責(zé)控制整個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理來自射頻模塊或者藍(lán)牙通信模塊的數(shù)據(jù)，再將處理結(jié)果交給射頻模塊或者藍(lán)牙通信模塊發(fā)送出去。本設(shè)計(jì)方案中，處理器選用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，該處理器和MSP430F135一樣，可以在1.8V~3.6V的低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，但其擁有更強(qiáng)的處理能力和更豐富的片內(nèi)資源，48kB閃存和10KBRAM、2個(gè)16位定時(shí)器、1個(gè)快速12位ADC、雙12位DAC、2個(gè)USART接口和6個(gè)8位并行I/O接口。（2）存儲(chǔ)器模塊?？紤]到物流運(yùn)輸過程中環(huán)境多變，容易帶來一些不確定因素，這些不確定因素可能引起處理器自帶的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)丟失，因此匯聚節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)一些重要的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)方案中，匯聚節(jié)點(diǎn)的外部存儲(chǔ)器芯片選用由Mi-crochip公司生產(chǎn)的24AA64，工作電壓低至1.8V，它采用低功耗CMOS技術(shù)，工作時(shí)電流僅為1mA，而且可以在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。由于匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)容量要求不高，而且24AA64芯片的存儲(chǔ)容量為64KB，擦寫次數(shù)可達(dá)到百萬次，因此一塊芯片即可滿足本系統(tǒng)的存儲(chǔ)要求。（3）藍(lán)牙通信模塊。本系統(tǒng)采用智能手機(jī)作為后臺(tái)系統(tǒng)和WSN之間的網(wǎng)關(guān)，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。為了使匯聚節(jié)點(diǎn)與智能手機(jī)能夠進(jìn)行通信，采用藍(lán)牙通信協(xié)議。而在匯聚節(jié)點(diǎn)使用藍(lán)牙通信方式需要增加一個(gè)藍(lán)牙通信模塊。本設(shè)計(jì)方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模塊，其工作電壓為3.3V-6V，工作電流最大為25mA，功耗較低；其最大傳輸距離為100m，通信速率最高可達(dá)115200bps；其天線為PCB天線，所需器件很少，故模塊的體積很小，可以通過串行接口直接與處理器模塊相連。

1.3網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要求在后臺(tái)系統(tǒng)和WSN部署點(diǎn)間進(jìn)行雙向通信，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸功能，有兩種方案，一是匯聚節(jié)點(diǎn)增加移動(dòng)通信模塊，如GPRS模塊[4]；二是采用智能手機(jī)作為后臺(tái)系統(tǒng)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)關(guān)。方案一對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)的要求進(jìn)一步提高，不僅處理過程更加復(fù)雜，其能量消耗也大大提高；另一方面要實(shí)現(xiàn)物流過程的跟蹤，還需有定位功能，一般采用GPS模塊[5]，這樣成本也將大大提高。相比之下，方案二優(yōu)勢(shì)明顯，采用智能手機(jī)可以進(jìn)行各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信，使用內(nèi)置的GPS定位功能，后臺(tái)用戶可以在緊急事件發(fā)生時(shí)直接聯(lián)系貨車司機(jī)等。因此，本系統(tǒng)采用智能手機(jī)作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)方案中，采用中國移動(dòng)M811手機(jī)作為測(cè)試對(duì)象，其支持4G/3G/GPRS等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可以方便地使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信；其具有GPS定位功能，可以實(shí)現(xiàn)貨車定位；具有藍(lán)牙通信功能，可與匯聚節(jié)點(diǎn)間采用藍(lán)牙通信；使用An-droid4.0操作系統(tǒng)，擁有豐富的開源資源，方便軟件的設(shè)計(jì)。

2系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用WSN中的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)物流過程中相關(guān)環(huán)境參數(shù)并發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)處，由其將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙連接傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)，智能手機(jī)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將加入GPS信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器。系統(tǒng)各部分的工作任務(wù)不一，硬件條件也有很大差別，因此系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也十分關(guān)鍵。

2.1傳感器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的工作，由于其能量及處理資源有限，因此需要采取節(jié)能和減少數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)方案中，傳感器節(jié)點(diǎn)采取按需求喚醒的工作方式，檢測(cè)等待時(shí)間（等待時(shí)間可由后臺(tái)設(shè)置）未到或者沒有收到匯聚節(jié)點(diǎn)命令時(shí)節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)；當(dāng)?shù)却龝r(shí)間一到或者收到命令時(shí)，立刻開始工作，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并發(fā)送，或者根據(jù)命令完成相應(yīng)操作，完成后又進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次激活，其程序流程如圖5所示。

2.2匯聚節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)匯聚節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，處理后通過藍(lán)牙傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處，同時(shí)接收來自網(wǎng)關(guān)的命令，完成相應(yīng)的操作。相比于傳感器節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)的工作更加復(fù)雜，而且其能量和處理資源也不多，因此采取與傳感器節(jié)點(diǎn)相似的節(jié)能設(shè)計(jì)方案，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作交予網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，其程序流程如圖6所示。

2.3智能手機(jī)APP設(shè)計(jì)智能手機(jī)作為本系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等復(fù)雜工作，因此開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序（Applica-tionProgram，簡稱APP）來實(shí)現(xiàn)上述功能，其流程圖如圖7所示。該APP實(shí)現(xiàn)對(duì)智能手機(jī)內(nèi)部藍(lán)牙模塊的調(diào)用，通過藍(lán)牙連接與匯聚節(jié)點(diǎn)通信；利用智能手機(jī)的GPS模塊獲取位置信息，加入到接收到的傳感器數(shù)據(jù)中，再通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)；接收后臺(tái)系統(tǒng)的命令，完成相應(yīng)的操作；同時(shí)通過智能手機(jī)對(duì)應(yīng)的界面提供數(shù)據(jù)顯示、告警提醒以及日志功能。

篇3

引言

隨著短距離、低功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成熟，特別是藍(lán)牙、802.11b等應(yīng)用的推廣，無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用再次成為應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文介紹一款基于新加坡Winedge公司W(wǎng)E904芯片的無線收發(fā)模塊，說明其在一個(gè)實(shí)時(shí)無線圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，以其實(shí)現(xiàn)一個(gè)低發(fā)射功率和低成本的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。為低成本中低速的無線數(shù)據(jù)傳輸提供一種新的解決方案。

1系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)的簡單框圖如圖1。此系統(tǒng)的簡單工作過程為：①電腦眼負(fù)責(zé)圖像采集和圖像信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。②電腦眼輸出的圖像信號(hào)由DSP芯片TMS320VC5402（以下簡稱5402）編碼壓縮。③5402通過McBSP(多通道緩沖串口)實(shí)現(xiàn)與WE904模塊的接口，實(shí)現(xiàn)WE904模塊的配置，并且將編碼后的圖像信號(hào)以RS232協(xié)議的信號(hào)格式輸?shù)絎E904模塊，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。④接收端的WE904模塊輸出TTL電平的信號(hào)，經(jīng)過RS232電平接口的電平轉(zhuǎn)換后由串口輸入PC機(jī)。⑤PC機(jī)將收到的圖像信號(hào)解碼并顯示出來。

2WE904無線收發(fā)模塊WE915CTX1介紹

WE915CTX1無線收發(fā)模塊的主芯片是新加坡Winedge公司的WE904。WE904是一款支持全雙工的單片調(diào)頻收發(fā)芯片，僅需少量外部元件即可實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能，工作頻率范圍可以從0.1GHz到1GHz。WE904提供串行編程接口，通過串行編程接口可以靈活地調(diào)整收發(fā)頻率、信號(hào)輸出模式、是否支持全雙工等參數(shù)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期直接使用了WE904的模塊WE915CTX1。WE915CTX1集成了WE904芯片和所需的外部元件，并提供了簡明的使用接口，可以非常方便地嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中。其主要的特點(diǎn)是：

①工作于902MHz～928MHz美國ISM頻段，可以提供20個(gè)通道；

②使用FM/FSK的調(diào)制方式，頻道寬度100kHz；

③提供數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種輸出模式，可用于數(shù)字和模擬信號(hào)的傳輸；

④靈敏度為-115dBm；

⑤在低輸出功率0dBm時(shí)，可以提供約80m(數(shù)字信號(hào))和300m(話音等模擬信號(hào))的有效傳輸距離；

⑥傳輸速率可達(dá)57.6kbps，與傳輸距離有關(guān)；

⑦提供串行編程接口，可能靈活配置收發(fā)頻率等參數(shù)；

⑧提供RSSI接收信號(hào)強(qiáng)度指示。

3WE904模塊WE915CTX1的接口

WE915CTX1提供簡單的用戶接口，如圖2所示。①VCC和GND為電源，電源電壓為3.3～4.5V。②AudioIn為待調(diào)制基帶信號(hào)的輸入引腳。其輸入信號(hào)可以是話音等模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)。對(duì)輸入信號(hào)的要求是，其交流有效值通常為140mV～200mV，更大的輸入有效值能得到更好的信噪比，但也將占用更大的帶寬。通常200mV將產(chǎn)生25kHz的頻偏。TTL電平的數(shù)字信號(hào)輸入AudioIn引腳時(shí)，必須先降低其電壓有效值，這可以通過使用2個(gè)串聯(lián)電阻分壓來實(shí)現(xiàn)。例如，可以用1個(gè)10kΩ和1個(gè)1.8kΩ的電阻串聯(lián)分壓，但使用的電阻阻值不能太大，否則會(huì)使輸入的方波波形產(chǎn)生嚴(yán)重的畸變。③AudioOut為接收信號(hào)的輸出引腳。當(dāng)輸出模式設(shè)置為模擬輸出（analog）時(shí)，輸出信號(hào)有效值通常為140mV～180mV的已解調(diào)基帶信號(hào)。當(dāng)輸出模式設(shè)置為數(shù)字模式（digital）時(shí)，輸出信號(hào)Vp-p為3V左右的數(shù)字信號(hào)方波。④LNA_ON為低哭聲放大器電源控制引腳，低電平有效。在接收時(shí)必須置低，能夠得到約15dB的增益；在不接收信號(hào)時(shí)可以關(guān)掉，以降低功耗。⑤ANT為天線連接引腳，其輸出阻抗為50Ω。⑥RSSI為接收信號(hào)強(qiáng)度提示。接收信號(hào)從-110dBm變化到-50dBm時(shí)，RSSI的電平大約從0.65V變化到1.70V。⑦CLK、DATA和LE為串行編程控制端口，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)WE904芯片的編程控制。以下將詳細(xì)介紹。

4WE904模塊WE915CTX1的編程控制接口

WE904芯片內(nèi)部有4個(gè)控制寄存器，用來對(duì)WE904芯片的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。這4個(gè)寄存器分別是參考頻率寄存器、發(fā)送頻率寄存器、接收頻率寄存器和模式寄存器。這4個(gè)控制寄存器的相應(yīng)位的功能定義此處不作介紹，讀者可以參考W904的芯片資料。對(duì)這4個(gè)寄存器的寫入控制則是通過CLOCK、DATA和LE三個(gè)引腳業(yè)實(shí)現(xiàn)的，分別與模擬WE915CTX1的CLK、DATA和LE相對(duì)應(yīng)，其寫入時(shí)序如圖3所示。

寫入的基本過程為：①LE開始時(shí)為低電平。②當(dāng)LE變?yōu)楦唠娖胶?，?shù)據(jù)在CLOCK的驅(qū)動(dòng)下開始由DATA引腳移入內(nèi)部的移位寄存器。數(shù)據(jù)的移位操作是在CLOCK的上升沿進(jìn)行的。所以設(shè)計(jì)接口時(shí)通常使時(shí)鐘CLOCK的下降沿和位邊界對(duì)齊，這樣在CLOCK的上升沿能有效的采樣到數(shù)據(jù)。③在最后一個(gè)數(shù)據(jù)位移入內(nèi)部移位寄存器后，LE在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿之前變低。在LE的下降沿，數(shù)據(jù)將由內(nèi)部移位寄存器寫入控制寄存器。④數(shù)據(jù)具體寫入4個(gè)控制寄存器中的哪一個(gè)，是由DATA的最低兩位的值來決定的。這兩位稱為裝載控制位（loadcontrolbit）。⑤WE915CTX1要求在CLOCK上升沿到來之前，DATA的數(shù)據(jù)至少已經(jīng)保持45ns,所以CLOCK的頻率不能太高，建議取10MHz以下。

55402rMcBSP簡介

5402是TI公司一款性價(jià)比非常優(yōu)越的通用DSP芯片，有著廣泛的應(yīng)用。它提供有兩個(gè)McBSP。McBSP是一種全雙工的高速同步串行口，可以用來與系統(tǒng)中其它的DSP芯片、編碼解碼器等進(jìn)行高速的串行通信。McBSP的操作由DSP芯片中一系列寄存器來控制。圖4是McBSP的標(biāo)準(zhǔn)操作時(shí)序。無論是發(fā)送還是接收的移位操作，都是由幀同步信號(hào)FSX或者FSR的上升沿觸發(fā)的，并且由時(shí)鐘CLKR或CLKX來同步位邊界。從FSX或FSR的上升沿到移位操作開始可以有幾個(gè)時(shí)鐘的延遲，圖4所示為1個(gè)時(shí)鐘的延遲。這可以由控制寄存器XCR2和RCR2中的相應(yīng)的位來設(shè)定。在每一個(gè)幀同步信號(hào)之后發(fā)送或者接收的數(shù)據(jù)的位數(shù)也在控制寄存器XCR2和RCR2中有相應(yīng)的設(shè)定，圖4是McBSP的最簡單的操作時(shí)序，對(duì)一般的應(yīng)用已經(jīng)足夠，更強(qiáng)大的功能則需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

65402與WE904模塊的接口設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，圖像數(shù)據(jù)的發(fā)送和對(duì)WE904模塊的編程配置是使用DSP芯片5402的同一個(gè)McBSP來完成的。這了使這兩個(gè)過程互不影響，在設(shè)計(jì)中還使用了5402的一個(gè)I/O引腳XF。圖5為接口電路的簡單原理，基本原理如下：①在對(duì)WE904模塊配置期間，XF為高電平，LE的輸入決定于McBSP的發(fā)送幀同步FSX，而發(fā)送時(shí)鐘CLKX和發(fā)送數(shù)據(jù)線DX分別驅(qū)動(dòng)WE904模塊的CLK和DATA。②為了對(duì)WE904模塊進(jìn)行配置，McBSP的設(shè)置為FSX周期大于24個(gè)CLKX的時(shí)鐘周期，高電平寬度設(shè)置為24個(gè)CLKX的時(shí)鐘周期。CLKX在驅(qū)動(dòng)CLK時(shí)先反相。這樣即可得到與圖4大體相同的時(shí)序，能夠完成對(duì)WE904模塊的配置。這里給出McBSP各個(gè)控制寄存器的參考值：SPCR1=0x0080,SPCR2=0x0262,RCR1=0x0000,SRGR2=0x301f,MCR1=0x0000,MCR2=0x0000,PCR=0x0b02。③在對(duì)WE904模塊的配置完成后，XF設(shè)置為低電平輸出，此時(shí)LE的輸入值恒為高電平，因此，CLK和DATA的輸入不會(huì)再改變WE904的設(shè)置。此時(shí)，發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)從DX串行輸出，經(jīng)分壓后輸入EW904模塊的AudioIn。發(fā)送的時(shí)鐘CLKX從FSR引腳輸入。這主要是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的DSP時(shí)鐘為100MHz，DSP的時(shí)鐘經(jīng)過內(nèi)部計(jì)數(shù)器分頻后仍然無法從CLKX引腳得到要求的幾十kHz的時(shí)鐘，所要求的時(shí)鐘必須經(jīng)過再次分頻后（在寄存器FPER中設(shè)定分頻參數(shù)）從FSG得到，而發(fā)送幀同步FSX將設(shè)置成在數(shù)據(jù)從DXR拷貝到XSR時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生。在模塊的配置期間，F(xiàn)SR設(shè)置為輸入，不會(huì)影響CLK的輸入值。④XF在與FSX做或運(yùn)算前經(jīng)過了一次反相，主要是因?yàn)閄F在此系統(tǒng)中還同時(shí)用于其它結(jié)構(gòu)的控制，在圖像的發(fā)送期間，要求XF為低電平。

圖4

7RS232異步串行通信

本系統(tǒng)采用RS232異步串行通信協(xié)議。RS232異步串行通信接口是微機(jī)的傳統(tǒng)外設(shè)接口，特點(diǎn)是使用簡單，但速率較低。RS232接口在低速數(shù)據(jù)傳輸和工業(yè)控制、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等方面有著廣泛的應(yīng)用。由于本系統(tǒng)要傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)已經(jīng)得到較好的壓縮，速率在幾十kbps，所以本系統(tǒng)使用RS232串行口進(jìn)行通信。當(dāng)不需要握手時(shí)，最簡單的串口通信只需要3條線即可完成連接，單向通信甚至只需要2條線即可。但是由于RS232串行接口的電平較高（通常為正負(fù)4V～12V），不同于通常的TTL電平，所以必須經(jīng)過必要的電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中使用MAXIM的MAX232完成電平轉(zhuǎn)換。RS232的通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式如圖6所示。在每一個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí)，都是以一個(gè)起始位開始，以停止位結(jié)束（停止位個(gè)數(shù)可設(shè)定）。在停止位前可以加入奇偶校驗(yàn)位，在各個(gè)字節(jié)之間還可以插入空閑位。起始位為0，停止位為1。空閑位也為1，與停止位有相同的電平。接收串口總線在檢測(cè)到起始位的下跳沿時(shí)開始接收數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于數(shù)據(jù)是單向傳輸，RS232的數(shù)據(jù)格式直接由McBSP負(fù)責(zé)構(gòu)建。之后送入WE904模塊的AudioIn調(diào)制發(fā)送。如果要求雙向的數(shù)據(jù)傳輸，則可以加上一個(gè)異步串行通信的接口芯片來實(shí)現(xiàn)，如TI公司的TL16C750。接收方的微機(jī)負(fù)責(zé)串口數(shù)據(jù)接收。串口接收程序的編寫通常有三種：①使用C或匯編語言控制硬件；②使用Windows的API函數(shù)；③使用VB提供的Mscomm控件。本系統(tǒng)使用的是VB的Mscomm控件。這種方法比較簡單，但是效率稍低，如需要更高效率的程序，可以選擇前兩種方法。關(guān)于串口收發(fā)程序編寫的資料很多，這里不再詳述。

8FSK無線數(shù)據(jù)傳輸中低頻分量引起的誤碼

篇4

中圖分類號(hào)：TP277

目前在視頻傳輸系統(tǒng)領(lǐng)域中，有線視頻系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，但有很多缺點(diǎn)，只適用于小范圍的區(qū)域。尤其對(duì)于一些特殊的勘探場(chǎng)合，很難布線，因此有線視頻傳輸系統(tǒng)受物理布線的限制無法實(shí)現(xiàn)。無線視頻傳輸系統(tǒng)卻不受限制，可以克服有線視頻傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)。同時(shí)隨著自動(dòng)化，通信技術(shù)的飛速發(fā)展，一種以嵌入式系統(tǒng)為主要處理手段的視頻無線傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)很多基于嵌入式的有線和無線兩種視頻傳輸系統(tǒng)。它們有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)提供良好的用戶接口，設(shè)置了用戶權(quán)限，只有有權(quán)限的用戶才能操作或控制該系統(tǒng)；可以用手機(jī)瀏覽網(wǎng)頁的方式查看實(shí)時(shí)視頻畫面。因此基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)將有很好的發(fā)展空間。

1 云臺(tái)控制視頻無線傳輸系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由兩個(gè)大模塊組合而成：一個(gè)是控制攝像頭捕捉足夠大的視頻畫面的云臺(tái)控制器，此部分的設(shè)計(jì)是本論文的重點(diǎn)；另一個(gè)是基于Mini2440開發(fā)板的視頻無線傳輸模塊，此部分是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的一個(gè)重要輔助工具，也是本系統(tǒng)以后發(fā)展、延伸的部分?；谠婆_(tái)的視頻無線傳輸系統(tǒng)中硬件是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：云臺(tái)控制器、視頻采集模塊、mini2440微處理器、無線傳輸模塊，GSM開關(guān)、手機(jī)終端模塊。

1.1 云臺(tái)控制器。云臺(tái)控制器是基于STC12C5A60S2 單片機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)機(jī)體結(jié)構(gòu)，通過單片機(jī)控制X軸和Y軸方向的兩個(gè)舵機(jī)，一個(gè)是X軸方向的旋轉(zhuǎn)，通過延時(shí)程序的設(shè)置可以以任意速度旋轉(zhuǎn)；Y軸方向的舵機(jī)可分三個(gè)檔位，當(dāng)X軸舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)來回時(shí)Y軸方向的舵機(jī)才旋轉(zhuǎn)一個(gè)檔位，如此周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)X軸旋轉(zhuǎn)6個(gè)來回時(shí)Y軸舵機(jī)的三個(gè)檔位才能循環(huán)一次，如此的程序設(shè)計(jì)是為了云臺(tái)上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫面。

1.2 mini2440微處理器。Mini2440是性價(jià)比較高的一款開發(fā)板。因采用了穩(wěn)定性特別強(qiáng)的電源芯片供電，再加上專業(yè)的復(fù)位電路，使得整體的電路板運(yùn)行非常穩(wěn)定。其PCB是采用先進(jìn)的四層板制板技術(shù)，布線合理，整個(gè)電路板的信號(hào)流非常流暢、完整，符合電路信號(hào)原理，而且具有很多先進(jìn)性，支持基本的操作系統(tǒng)，不僅具有極強(qiáng)的視頻圖像處理功能，還有豐富的硬件資源。

1.3 視頻采集模塊。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉視頻圖像，然后傳送到計(jì)算機(jī)里儲(chǔ)存或進(jìn)一步的處理。本文涉及到視頻采集模塊是一款USB攝像頭。

1.4 無線傳輸模塊。本次設(shè)計(jì)是通過網(wǎng)頁瀏覽的方式將攝像頭捕捉到的視頻圖像經(jīng)過友善之臂開發(fā)板進(jìn)行處理后經(jīng)過一個(gè)由路由器組建的局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)無線傳輸。在本次設(shè)計(jì)中選擇TP-LINK無線路由器作為無線傳輸模塊來搭建本次設(shè)計(jì)所用到的一個(gè)局域網(wǎng)。TP-LINK無線路由器有很多優(yōu)點(diǎn)，適合于本次設(shè)計(jì)的視頻數(shù)據(jù)傳輸要求。

1.5 GSM開關(guān)。整個(gè)系統(tǒng)中控制攝像頭掃描范圍的云臺(tái)控制器是通過單片機(jī)控制兩個(gè)平面的舵機(jī)轉(zhuǎn)角來實(shí)現(xiàn)攝像頭的畫面捕捉范圍的。云臺(tái)控制器耗電量比較大，而且長時(shí)間運(yùn)行會(huì)縮短舵機(jī)的壽命，所以需要一種開關(guān)來控制云臺(tái)控制器的開通與關(guān)斷，所以對(duì)一個(gè)GSM開關(guān)進(jìn)行了改裝，從而實(shí)現(xiàn)了在任何一個(gè)位置，任何一個(gè)時(shí)間都可以控制云臺(tái)控制器的開通與關(guān)斷。查看視頻畫面掃不到的范圍時(shí)才打開云臺(tái)控制器運(yùn)行，否則就關(guān)掉，這樣不僅節(jié)省電能，還能做到延長云臺(tái)控制器的壽命。

2 云臺(tái)控制器的設(shè)計(jì)

2.1 云臺(tái)機(jī)體設(shè)計(jì)。云臺(tái)是為了能使其上面搭載的攝像頭掃描到的范圍更廣泛而設(shè)計(jì)的。它的機(jī)械結(jié)構(gòu)一般有兩個(gè)自由度即可，一般是指在水平方向即X軸和垂直方向即Y軸即可滿足要求。

2.2 云臺(tái)控制電路的設(shè)計(jì)。云臺(tái)電路結(jié)構(gòu)如下圖1所示，本次云臺(tái)共用2路舵機(jī)，但考慮到某些端口發(fā)生故障而影響研究進(jìn)程，再考慮到節(jié)約資源，避免浪費(fèi)，此主控板可以對(duì)以后的擴(kuò)展有所幫助，所以我預(yù)留了20個(gè)接口，主控板共有22路舵機(jī)接口，并且在云臺(tái)主控板上預(yù)留了其他傳感器接口，可以進(jìn)行一些附加功能的擴(kuò)展。

圖1 云臺(tái)電路結(jié)構(gòu)

2.3 云臺(tái)動(dòng)作程序。程序分兩個(gè)子程序：一個(gè)是單片機(jī)初始化子程序，另一個(gè)是云臺(tái)動(dòng)作規(guī)劃控制程序。其中云臺(tái)動(dòng)作規(guī)劃控制程序又分兩個(gè)動(dòng)作，一個(gè)是X軸方向的旋轉(zhuǎn)，通過延時(shí)程序的設(shè)置可以以任意速度旋轉(zhuǎn)，Y軸方向的舵機(jī)可分三個(gè)檔位，當(dāng)X軸舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)來回時(shí)Y軸方向的舵機(jī)才旋轉(zhuǎn)一個(gè)檔位，如此周而復(fù)始地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)X軸旋轉(zhuǎn)6個(gè)來回時(shí)Y軸舵機(jī)的三個(gè)檔位才能循環(huán)一次，如此的程序設(shè)計(jì)是為了云臺(tái)上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫面。

3 視頻無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)

3.1 視頻的無線傳輸。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種無線設(shè)備如同雨后春筍，得到了很廣泛的應(yīng)用。在本次論文設(shè)計(jì)中我主要采用目前技術(shù)比較成熟的無線局域網(wǎng)技術(shù)，無線局域網(wǎng)的通信標(biāo)準(zhǔn)是802.11a/b/g。通過無線路由器搭建一個(gè)局域網(wǎng)，使用TCP/IP協(xié)議再將攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過Mini2440開發(fā)板處理后通過局域網(wǎng)可以查看到動(dòng)態(tài)的視頻畫面。

3.2 視頻數(shù)據(jù)壓縮處理程序的實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中視頻數(shù)據(jù)的采集及壓縮處理程序是Mini2440-bin，可以與本次論文所選用的攝像頭驅(qū)動(dòng)程序很好地匹配使用。此程序可實(shí)現(xiàn)的是實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)的傳輸，不需要用大量的存儲(chǔ)空間去保存大量的視頻數(shù)據(jù)，這也是本次畢業(yè)論文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)區(qū)別與監(jiān)控錄像的地方。

然后可以通過智能安卓系統(tǒng)的手機(jī)在終端通過瀏覽網(wǎng)頁的方式查看實(shí)時(shí)的視頻畫面，同時(shí)也通過手機(jī)撥通GSM開關(guān)的方法來控制云臺(tái)的開通與關(guān)斷，即可以用手機(jī)查看實(shí)時(shí)畫面的同時(shí)也可以靈活的無線控制云臺(tái)輕松得到自己想要看到的視頻畫面角度。

3.3 手機(jī)查看視頻畫面。前期的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作完成后，就可以通過手機(jī)查看系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)畫面。打開手機(jī)的瀏覽器，鍵入系統(tǒng)的IP地址，可以在手機(jī)上顯示動(dòng)態(tài)的視頻畫面，同時(shí)還可以通過手機(jī)控制云臺(tái)的開通與關(guān)斷，從而得到自己想看的畫面角度，找好位置后可以通過手機(jī)發(fā)送指令關(guān)掉云臺(tái)，這樣可以節(jié)省電能。

4 結(jié)論

本次論文設(shè)計(jì)運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)和信息通信技術(shù)的一些成熟的技術(shù)作為理論依據(jù)，成功地完成了基于云臺(tái)控制的視頻無線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)云臺(tái)控制器主控板時(shí)預(yù)留了很多傳感器輸入，并且主控板還可以控制20路舵機(jī)，所以可以在系統(tǒng)上加一個(gè)濕度檢測(cè)傳感器，通過濕度檢測(cè)傳感器檢測(cè)雨點(diǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)另幾路舵機(jī)來控制遮雨裝置工作，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)受雨水淋濕，這樣系統(tǒng)的安裝位置就不受環(huán)境限制了，不僅可以用在室內(nèi)，還可以用在戶外。如此改裝，完善后我們可以將本系統(tǒng)用在實(shí)驗(yàn)室，老師可以隨時(shí)隨地查看學(xué)生的做實(shí)驗(yàn)狀況。經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，對(duì)于畫面運(yùn)動(dòng)變化檢測(cè)靈敏，能夠滿足一般用途的視頻防盜監(jiān)控的需要。同時(shí)系統(tǒng)價(jià)格低廉，可以根據(jù)不同的應(yīng)用改變智能監(jiān)控算法，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

Abstract： This paper builds model for subway running state Measuring system based on UML-RT. Real-time analysis and design process of the system is illustrated by modeling system from an overall point by UML diagram such as use case diagram， class diagram， activity diagram and sequence diagram. The paper provides the basis for system development.

Key words： UML； modeling； Measuring system； real-time system

1.引言

地鐵性能動(dòng)態(tài)調(diào)試是列車調(diào)試過程中的重要環(huán)節(jié)，動(dòng)態(tài)調(diào)試主要檢測(cè)地鐵車輛的牽引、動(dòng)力、制動(dòng)系統(tǒng)[1]。而現(xiàn)有的地鐵動(dòng)態(tài)調(diào)試測(cè)試手段主要是基于列車本身牽引網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自帶測(cè)試軟件，即利用列車通信網(wǎng)絡(luò)中的列車診斷系統(tǒng)接收列車子系統(tǒng)（包括微機(jī)控制與非微機(jī)控制系統(tǒng)）的狀態(tài)信息、故障信息，并進(jìn)行評(píng)估、儲(chǔ)存，在司機(jī)室的顯示屏上進(jìn)行顯示[2]。因此其測(cè)量準(zhǔn)確性無法衡量。為此開發(fā)地鐵動(dòng)態(tài)試驗(yàn)性能檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析裝置對(duì)于列車的安全正常運(yùn)行具有重要意義。

2.地鐵運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)建模

地鐵動(dòng)態(tài)試驗(yàn)性能檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)列車運(yùn)行過程中的速度、加速度、沖擊率、閘瓦溫度進(jìn)行檢測(cè)和分析。通過測(cè)速雷達(dá)、壓力傳感器、紅外輻射溫度等傳感器分別測(cè)量地鐵行駛過程中的速度、制動(dòng)管路壓力、制動(dòng)器溫度等特征量，然后利用無線傳輸裝置將數(shù)據(jù)發(fā)送給由筆記本電腦和系統(tǒng)控制軟件構(gòu)成的系統(tǒng)控制終端，系統(tǒng)分析軟件根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行牽引加速度、制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、沖擊率、靜態(tài)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間等狀態(tài)量的計(jì)算，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由此完成對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

2.1用例模型

用例是模型中結(jié)構(gòu)實(shí)體的指定功能，它描述了系統(tǒng)的功能需求，將系統(tǒng)看作黑盒，從外部執(zhí)行者的角度來理解系統(tǒng)[3]。繪制用例圖的第一步是確定系統(tǒng)的參與者。分析可知，系統(tǒng)共有三個(gè)參與者，即檢測(cè)人員、管理人員及地鐵。檢測(cè)人員負(fù)責(zé)對(duì)地鐵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，包括速度、加速度、溫度、壓力的檢測(cè)，得出檢測(cè)結(jié)果后，在系統(tǒng)初步分析結(jié)果的基礎(chǔ)上做出檢測(cè)報(bào)告。管理人員負(fù)責(zé)進(jìn)行用戶管理和設(shè)備管理，以保證檢測(cè)工作的正常進(jìn)行。地鐵是被檢測(cè)對(duì)象的承載體，由各傳感器對(duì)檢測(cè)量進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目的和任務(wù)，建立系統(tǒng)的用例圖如圖1所示。

系統(tǒng)中的關(guān)鍵用例有：

（1） 自檢模塊

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢以確認(rèn)檢測(cè)設(shè)備是否有效，自檢包括：測(cè)試數(shù)據(jù)采集命令、數(shù)據(jù)分析命令、數(shù)據(jù)導(dǎo)出命令能否正確輸出，測(cè)試DMI（即人機(jī)界面，在本系統(tǒng)即為筆記本電腦）顯示等。系統(tǒng)自檢完成后能夠在DMI上顯示自檢結(jié)果。

（2） 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)要求選擇各種傳感器，將其安裝在合適的位置。通過傳感器對(duì)設(shè)備的電壓或者電流信號(hào)進(jìn)行采樣、保持，并送入A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，然后將該信號(hào)送到FIFO中。當(dāng)FIFO中存放的數(shù)據(jù)到了一定數(shù)目時(shí)，由ARM7從FIFO中讀出，從而達(dá)到利用各傳感器對(duì)相應(yīng)的特征量進(jìn)行測(cè)量的目的。

（3） 數(shù)據(jù)傳輸

監(jiān)控或控制設(shè)備無線網(wǎng)絡(luò)通信，目前主要采用IEEE802.11 a/b/g WLAN或者Zigbee技術(shù)。鑒于Zigbee是一種低耗、低成本且能滿足要求的無線串行網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，本系統(tǒng)采用Zigbee無線傳輸技術(shù)，以CC1110無線soc為核心的無線通信裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。無線傳輸模塊與傳感器模塊通過串口通信，無線傳輸模塊取得傳感器數(shù)據(jù)后以無線方式將采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集接入點(diǎn)（AP），然后數(shù)據(jù)采集接入點(diǎn)通過串行方式把數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)監(jiān)測(cè)終端。

（4） 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

將傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，數(shù)據(jù)保存為通用格式，可以用EXCEL等第三方軟件打開，方便數(shù)據(jù)分析階段進(jìn)行圖表分析。

（5） 數(shù)據(jù)分析

對(duì)接收到的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)閾值，對(duì)比采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，做出初步的分析判斷，并可根據(jù)需要在數(shù)據(jù)導(dǎo)入EXCEL等第三方軟件后進(jìn)行圖表分析。MATLAB在圖像處理領(lǐng)域中，功能強(qiáng)大，使用簡單，可用于對(duì)DMI界面的圖像處理；C#可以快速開發(fā)可視化界面，數(shù)據(jù)讀取等，用于檢測(cè)設(shè)備測(cè)試結(jié)果分析界面的搭建[4][5]。在獲取檢測(cè)設(shè)備測(cè)試的數(shù)據(jù)之后，需要進(jìn)行結(jié)果的分析與評(píng)估時(shí)，在C#主程序里通過匿名管道調(diào)用MATLAB可執(zhí)行程序來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)估。

（6） 數(shù)據(jù)庫

對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析過程產(chǎn)生的圖表行儲(chǔ)存；對(duì)測(cè)試特征量的閥值進(jìn)行設(shè)定；對(duì)用戶進(jìn)行管理等。

2.2類圖分析

類圖反映了系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類圖不僅定義系統(tǒng)中的類，還表示類之間的聯(lián)系，如關(guān)聯(lián)、依賴、聚合等，同時(shí)也包括類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（類的屬性和操作）。

檢測(cè)系統(tǒng)提供顯示和操作界面DMI，檢測(cè)員通過對(duì)系統(tǒng)界面進(jìn)行一系列操作完成檢測(cè)過程，在此過程中DMI也會(huì)為檢測(cè)員提供檢測(cè)過程的參考信息。因此圍繞DMI進(jìn)行深入分析具有重要意義，其類圖如圖2所示。

1.控制的內(nèi)容包括：

1） 數(shù)據(jù)采集的啟動(dòng)與停止：包括對(duì)速度、加速度、溫度、壓力等信息的采集進(jìn)行控制，并將采集到的信息通過無線傳輸裝置發(fā)送給控制終端并顯示出來。

2） 數(shù)據(jù)分析的啟動(dòng)與停止：包括將采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到EXCEL等第三方軟件，并做圖表分析。

2.顯示的內(nèi)容包括：

1） 采集數(shù)據(jù)顯示：顯示速度值、加速度值、壓力值、溫度值。

2） 警示信息顯示：速度異常顯示、加速度異常顯示、壓力異常顯示、溫度異常顯示。

3） 數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示：速度、加速度、溫度、壓力的分析圖表顯示。

4） 設(shè)備狀態(tài)信息顯示：控制模式、工作模式等信息顯示。

2.3檢測(cè)過程活動(dòng)圖

活動(dòng)圖在用例分析中主要用來描述用戶當(dāng)前完成的工作以及用例實(shí)例或?qū)ο笾械幕顒?dòng)[6]，為了更詳細(xì)地描述用戶使用系統(tǒng)的工作過程，我們給出本系統(tǒng)的用戶活動(dòng)圖。檢測(cè)過程建模的主要業(yè)務(wù)有登錄、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。其活動(dòng)圖如圖3所示。

事件流程可以描述如下：

檢測(cè)人員使用用戶名和密碼登錄系統(tǒng)；

檢測(cè)人員發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

無線傳輸裝置將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制終端進(jìn)行存儲(chǔ)；

控制終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并作圖表分析；

檢測(cè)人員根據(jù)分析結(jié)果整理出檢測(cè)報(bào)告；

檢測(cè)人員也可再次登陸系統(tǒng)查看上次檢測(cè)結(jié)果。

2.4檢測(cè)過程序列圖

為防止活動(dòng)圖變得過于復(fù)雜，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等過程都分別被壓縮在了一個(gè)超級(jí)活動(dòng)里，為了更詳盡的描述實(shí)例間的消息，現(xiàn)在使用交互圖[7]。序列圖顯示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，它強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間消息發(fā)送的順序，同時(shí)顯示對(duì)象之間的交互，檢測(cè)過程序列圖如圖4所示。在活動(dòng)圖中已經(jīng)詳細(xì)表達(dá)清楚的內(nèi)容在下面的序列圖中不再進(jìn)行贅述，僅從登錄成功角度進(jìn)行描述。

3.結(jié)論

本文利用實(shí)時(shí)UML，通過用例圖、類圖、活動(dòng)圖、序列圖建立了地鐵運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的模型，研究表明，為地鐵運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建UML 模型，能夠規(guī)范系統(tǒng)開發(fā)流程、優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)開發(fā)效率，增強(qiáng)程序可讀性和可維護(hù)性。該項(xiàng)工作的完成為地鐵運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)提供了依據(jù)。

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[4]李偉，CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)車載設(shè)備測(cè)試平臺(tái)關(guān)鍵問題研究[D]，北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008，06

篇6

摘要： 本文利用電能的諧振磁耦合傳輸原理，設(shè)計(jì)了一種電能無線傳輸?shù)碾娐?，給無線鼠標(biāo)提供工作電源。裝置包括發(fā)射部分和接收部分，從計(jì)算機(jī)USB取電，通過高頻逆變電路，將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，通過發(fā)射線圈發(fā)射出去。接收線圈接收電能，整流濾波后為鼠標(biāo)供電。

關(guān)鍵詞 ： 諧振式磁耦合；無線鼠標(biāo)；無線傳輸

中圖分類號(hào)：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）26-0103-02

基金項(xiàng)目：本文得到嘉興學(xué)院大學(xué)生重點(diǎn)創(chuàng)新計(jì)劃（編號(hào)：851714044）的資助。

作者簡介：葛彥軍（1993-），男，浙江杭州人，嘉興學(xué)院南湖學(xué)院電氣專業(yè)學(xué)生，研究方向?yàn)殡娔艿臒o線傳輸與電氣控制。

0 引言

目前，大部分的無線鼠標(biāo)的電源由電池提供，但電池的使用壽命短，更換頻率快，這樣會(huì)給使用者帶來很大的麻煩，且造成環(huán)境污染，為了解決這一問題，本文使用諧振式電磁耦合方式，把電能無線傳輸運(yùn)用到無線鼠標(biāo)上，可為鼠標(biāo)的正常工作提供持續(xù)能量。

1 諧振耦合電能無線傳輸原理

諧振耦合電能傳輸?shù)脑硎抢秒姶鸥袘?yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能傳遞，通過諧振耦合能量的方法是使兩個(gè)線圈發(fā)生諧振，使能量從一個(gè)線圈傳輸?shù)搅硪粋€(gè)線圈，即利用兩個(gè)LC電路，一個(gè)作為電能的發(fā)送端，另一個(gè)作為電能的接收端，當(dāng)高頻激勵(lì)信號(hào)的頻率同發(fā)射回路與接收回路的頻率相同時(shí)，兩個(gè)LC回路處于諧振工作狀態(tài)，發(fā)射回路的電流值達(dá)到最大值，線圈發(fā)射的功率最大，接收回路也獲得最大功率。

2 系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1中所示，發(fā)射部分和接收部分組成了無線電能傳輸系統(tǒng)。電能無線輸電系統(tǒng)包括發(fā)射源、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、負(fù)載等部分，高頻逆變電路、線圈組成了發(fā)射部分；另一線圈和整流濾波電路組成了接收部分。

電能從計(jì)算機(jī)中的USB接口獲得+5V的電源（DC），通過自激振蕩電路產(chǎn)生約100kHz的高頻振蕩電流，發(fā)射線圈將能量以電磁波的形式發(fā)射出去，接收線圈將電磁波接收，接收到的電流需要經(jīng)過整流濾波電路，再有集成穩(wěn)壓芯片構(gòu)成穩(wěn)壓電路，變換成鼠標(biāo)工作所需的直流電（3.3V），給鼠標(biāo)提供電源。由于鼠標(biāo)工作時(shí)要實(shí)現(xiàn)自由動(dòng)作，因此就會(huì)改變線圈之間距離，使磁路中存在很大的漏感，很低的耦合系數(shù)，這樣系統(tǒng)的傳輸功率會(huì)受到限制，從而影響系統(tǒng)的正常工作和工作效率。諧振補(bǔ)償電路用來消除傳輸系統(tǒng)中松耦合產(chǎn)生的影響。

3 電路設(shè)計(jì)與實(shí)施

發(fā)射端電路由高頻調(diào)制、L1C1諧振、功率放大器構(gòu)成。NE555構(gòu)成振蕩頻率為100kHz的信號(hào)發(fā)生器，為發(fā)射電路提供激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)光電耦合芯片隔離后驅(qū)動(dòng)MOSFET的關(guān)斷。光電耦合芯片采用HCNR201，其線性度可達(dá)0.05%信號(hào)帶寬可大于1MHz。電路采用IRF540-N場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成橋型逆變電路，同時(shí)可將諧振信號(hào)進(jìn)行有效的放大，將信號(hào)提供給L1C1并聯(lián)諧振電路。

接收端電路由L2C2諧振、整流電路、穩(wěn)壓電路構(gòu)成。整個(gè)電路安裝在鼠標(biāo)中，整流電路即將交流電（AC）轉(zhuǎn)化為直流電（DC）的裝置，在本設(shè)計(jì)中采用了體積較小的集成橋式整流芯片MP6S（0.8A）進(jìn)行整流，整流后經(jīng)MC34063雙極性集成芯片構(gòu)成BUCK穩(wěn)壓電路，電路輸出電壓為3.3V。

4 線圈設(shè)計(jì)與實(shí)施

在能量的發(fā)射與接收中線圈起重要的作用，試驗(yàn)表明，線圈半徑越大，傳輸距離越大，因此，線圈安要求盡量做的大一些，對(duì)于發(fā)射線圈，由于和發(fā)射電路一起安裝在計(jì)算機(jī)的USB接口，線圈可以大一些，發(fā)射線圈用1mm的漆包銅線，繞制半徑200mm，匝數(shù)10匝。對(duì)于接受線圈，由于鼠標(biāo)內(nèi)部空間的限制，所繞制的接受線圈應(yīng)盡可能的小，并要求一定的體積內(nèi)能輸出最大的功率。漆包線直徑越大，在相同的體積下匝數(shù)就會(huì)較少，直徑越小，在相同的體積下匝數(shù)就會(huì)較多。通過實(shí)驗(yàn)，在匝數(shù)較多的情況下，線圈輸出的電壓越大，因此，設(shè)計(jì)中采用了直徑為0.15mm的漆包銅線，匝數(shù)為6000匝，繞制半徑10mm。

由于鼠標(biāo)在工作中的自由運(yùn)動(dòng)，改變了兩線圈的距離，影響了電能傳輸?shù)男剩驹O(shè)計(jì)中采用了并聯(lián)電容的作為補(bǔ)償電路以提高傳輸效率。

5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

本設(shè)計(jì)方案確定后，首先利用PROTUS軟件對(duì)方案進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明了方案的可行性，然后，搭建了實(shí)際電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)表明，該電路發(fā)射端與接收端相距50CM時(shí)，輸出端輸出電壓最大可達(dá)8.8V，傳輸功率可達(dá)350MW。傳輸距離達(dá)到1.5米時(shí)，輸出電壓可達(dá)到3.5V。本設(shè)計(jì)完全可以滿足無線鼠標(biāo)的電源供電。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王玉龍，冷宇.電能無線傳輸裝置的補(bǔ)償電路研究[J].信息技術(shù)，2014（7）：111-116.

篇7

一、前言

越來越多數(shù)字電子產(chǎn)品借著新科技提升本身的性能和實(shí)力。以目前發(fā)展的趨勢(shì)來看,未來消費(fèi)性電子產(chǎn)品將有兩個(gè)重要的發(fā)展指標(biāo),一是使用藍(lán)牙技術(shù)這類開放技術(shù),以無線,局域網(wǎng)絡(luò),可攜帶式設(shè)備成為網(wǎng)絡(luò)體的延伸。另一項(xiàng)則是內(nèi)存規(guī)格的統(tǒng)一,加密以及輕量化應(yīng)用。

無論您喜不喜歡,“藍(lán)牙計(jì)劃”這個(gè)名詞幾乎已到了無孔不入的境界,不論是商業(yè)財(cái)經(jīng)臺(tái)還是一般大眾電視臺(tái),都不只一次以上報(bào)導(dǎo)這個(gè)計(jì)劃的進(jìn)展與新聞,話雖如此,但卻很少人了解此計(jì)劃的原意與來龍去脈,只知道有這樣一個(gè)計(jì)劃正如火如荼地進(jìn)行,且聲勢(shì)浩大、似乎充滿無限希望?？深A(yù)見的,未來與藍(lán)牙計(jì)劃相關(guān)的新聞只會(huì)更多,因?yàn)橛?jì)劃正一步步實(shí)現(xiàn)中。

藍(lán)牙(Bluetooth)簡單講就是一種電信、計(jì)算機(jī)的無線傳輸技術(shù)。單從字面上很難了解藍(lán)牙是個(gè)怎么樣的技術(shù),他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡單的說藍(lán)牙是一種無線網(wǎng)絡(luò)與消費(fèi)性電子產(chǎn)品之通訊技術(shù),透過無線傳輸和基頻模塊構(gòu)成,其快速響應(yīng)和跳頻系統(tǒng)的特性使無線傳輸更佳穩(wěn)定?？梢詰?yīng)用在各種電子產(chǎn)品如:筆記型計(jì)算機(jī)、行動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)和其它相類似電子產(chǎn)品等。

二、藍(lán)牙的緣起

藍(lán)牙計(jì)劃基本上是一個(gè)無線傳輸?shù)挠?jì)劃,不需要透過實(shí)質(zhì)線路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當(dāng)然這種無線傳輸并不像行動(dòng)電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達(dá),而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機(jī),只要有裝設(shè)藍(lán)牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸,眼前的構(gòu)想即是讓其它的行動(dòng)裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸,包括PDA、筆記型計(jì)算機(jī)、車用裝置等等。藍(lán)牙計(jì)劃的發(fā)起,主要是1998年5月,由Ericsson(愛立信,瑞典)、Intel(英特爾,美國)、NOKIA(諾基亞,芬蘭)、IBM(國際商務(wù)機(jī)器,美國)、TOSHIBA(東芝,日本)等五家公司,共同組織一個(gè)“特別參與組織(SIG,SpecialInterestGrou)”稱為BluetoothSIG,以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術(shù)規(guī)格。

三、淺談藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙計(jì)劃雖是1998年開始,但是藍(lán)牙的技術(shù)根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議:IEEE-802.11。

藍(lán)牙基本上也是運(yùn)用射頻(RF)方式進(jìn)行無線通訊,至于使用的頻帶范圍,則是使用2.45GHz,這個(gè)無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶,舉凡工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。

由于這個(gè)頻帶被廣泛使用了,那么使用此頻帶進(jìn)行通訊,絕對(duì)是很容易收到干擾的,因此藍(lán)牙規(guī)格被設(shè)計(jì)成可跳頻通訊,能夠在一秒鐘內(nèi)進(jìn)行1,600次的跳頻動(dòng)作,此這樣的動(dòng)作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻,這也使得藍(lán)牙無線收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長,否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數(shù),所以藍(lán)牙短封包、快速跳頻的特性,也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。

藍(lán)牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版,規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步,接下來就是商品化、投入實(shí)際制造的階段。而要讓藍(lán)牙迅速普及,就是在既有的用途裝置上,追加設(shè)計(jì)藍(lán)牙功能即可,以節(jié)省開發(fā)時(shí)間與成本,為此藍(lán)牙射頻模塊就成為非常重要的一項(xiàng)零組件。

藍(lán)牙射頻模塊一方面要夠便宜,才可能快速普及,另一方面也要夠小巧,才能適用于所有的需求裝置上,目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及,而各家公司也正加緊將射頻模塊設(shè)計(jì)地更精小、更便宜中。

四、藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用

藍(lán)牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力,因此藍(lán)牙技術(shù)可以舒緩若干問題,例如可以直接利用藍(lán)牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來傳輸語音,等于是把藍(lán)牙通訊當(dāng)成無線電話的功能。

另外對(duì)于小公司、小環(huán)境等,也可以省去布設(shè)實(shí)質(zhì)線路的成本,以及后續(xù)線路維護(hù)的困擾。還有藍(lán)牙可以指定隔絕與通行的通信功能,也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。

五、藍(lán)牙技術(shù)的展望

(一)藍(lán)牙收發(fā)話器對(duì)健康的好處。由于手機(jī)有高功率的電磁波,據(jù)報(bào)導(dǎo)證實(shí)電磁波會(huì)對(duì)人體造成傷害,所以有了藍(lán)牙,你將可以把一個(gè)小小的藍(lán)牙附件裝在你的大哥大,然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍(lán)牙應(yīng)用的是低功率,所以不會(huì)對(duì)人體有任何傷害)。準(zhǔn)備好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里講電話,不必把電話緊貼的臉,甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。

(二)比一般傳統(tǒng)式紅外線傳輸更快,且不用對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)傳輸端口成一直線。藍(lán)牙科技在傳輸方面的好處就是,它能夠允許兩個(gè)裝置,在不排成一直線的狀態(tài)下,還能夠以無線的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線傳輸最大的缺點(diǎn)是,你必須對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)傳輸端口成一直線才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍(lán)牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進(jìn)行。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線傳輸還要快,每秒鐘高達(dá)1MB。

(三)手表可自動(dòng)對(duì)時(shí)間,無線下載Mp3。只要將來手表有內(nèi)建藍(lán)牙且有Mp3撥放功能,這樣一來將可自動(dòng)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,且可很方便的隨時(shí)從計(jì)算機(jī)傳輸歌曲。

(四)其它還有很多很多,只要現(xiàn)在是要接線的,都有可能會(huì)被藍(lán)牙所應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)一旦普及,相信對(duì)通訊方式、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生活方式等都會(huì)有巨幅的沖擊,甚至很難想象沖擊的程度。不過就現(xiàn)階段而言,藍(lán)牙可能帶來的便利卻是可以想象的,各位可以想象家里安裝一個(gè)藍(lán)牙收發(fā)基地臺(tái),家中的計(jì)算機(jī)、電話、傳真機(jī)都不用實(shí)際接線,就可以互通或連外。在公司內(nèi)外務(wù)人員趕時(shí)間,只要在藍(lán)牙收發(fā)范圍內(nèi)都可以傳送數(shù)據(jù),例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點(diǎn)盤查,只要帶個(gè)PDA,倉庫內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙基地臺(tái),馬上可以跟全省各地的倉庫進(jìn)行盤點(diǎn)加總,當(dāng)然,藍(lán)牙基地臺(tái)后面有接往Internet,或是以公司專線,或VPN方式連接。另外數(shù)字相機(jī)拍完的相片,只要接近筆記型計(jì)算機(jī)就可以回傳,省去記憶卡的插拔,既有計(jì)算機(jī)外設(shè)裝置也都可以無線化,無線打印機(jī)、無線鍵盤、鼠標(biāo)、搖桿。還有家中、公司都設(shè)有藍(lán)牙基地臺(tái),則一支具有藍(lán)牙功能的手機(jī),在家就可以跟居家無線電話一樣使用,而且是付居家電話費(fèi),在公司則變成自己的辦公分機(jī),公司替您付電話費(fèi),而在外出時(shí)就跟一般行動(dòng)手機(jī)一樣使用,這樣真正落實(shí)一人一機(jī)終生用的理想,這種方式也被人稱為三合一電話,即是居家、辦公、行動(dòng)電話三者合一。

六、結(jié)束語

藍(lán)牙技術(shù)一定會(huì)飛速發(fā)展,但仍然有一些應(yīng)用的細(xì)節(jié)問題需要解決,如相鄰設(shè)備之間為防止信息誤傳和被截取,必須要用戶提前設(shè)置對(duì)應(yīng)頻段等,嚴(yán)重影響藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品面市的速度。但相信隨著一個(gè)不斷完善的發(fā)展過程,藍(lán)牙技術(shù)會(huì)為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點(diǎn)的革命。

參考文獻(xiàn):

[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified(影印本).人民郵電出版社。

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中圖分類號(hào)TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）45-0213-02

1 基于WiFi的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)是指將傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸、儲(chǔ)存、處理與分析技術(shù)集成的現(xiàn)代信息技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量分布式傳感器節(jié)點(diǎn)組成的面向任務(wù)型的自組織網(wǎng)絡(luò)，主要由存儲(chǔ)器、處理器、傳感器、無線通訊和電池等硬件組成。

1.2WiFi無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

WiFi（Wireless Fidelity）是類似Zigbee的一種WLAN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號(hào)。

事實(shí)上WiFi是比Zigbee更早出現(xiàn)的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)比較成熟，覆蓋范圍廣于Zigbee。另外Zigbee傳輸速率通常在250Kbps以下，而WiFi速率則可達(dá)11Mbps，這是WiFi功耗更大需要外接電源的原因，從而限制了其發(fā)展。但是近年來這一缺點(diǎn)利用休眠-喚醒或是能量捕獲技術(shù)得到了有效解決，所以基于WiFi技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正在重新快速發(fā)展起來。

2 基于WiFi的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建主要是指無線網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建，傳感器部分主要負(fù)責(zé)信息的采集并將其他信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并送給微控制器；微控制器需要接受傳感器的信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的處理；射頻模塊負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)，電源模塊則為系統(tǒng)的工作提供穩(wěn)定可靠的能源。

基于單片機(jī)的無線傳感器產(chǎn)品最大特點(diǎn)即是將微處理模塊和RF收發(fā)模塊集成，一般可通過內(nèi)部的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)無線射頻傳輸。比如GainSpan公司的GS1010芯片，它內(nèi)部集成了兩塊ARM，其中一片用于數(shù)據(jù)處理，另外一片用于無線傳輸。GS1010 的APP CPU 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，隨后再將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，再通過WLAN CPU 將數(shù)據(jù)打包成符合IEEE802.11 協(xié)議的數(shù)據(jù)無線發(fā)送出去；接收端用符合IEEE802.11b/g 協(xié)議的接入點(diǎn)接收無線載波發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

3 基于單片機(jī)技術(shù)的WiFi產(chǎn)品

嵌入式WiFi產(chǎn)品形式各異，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的WiFi無線產(chǎn)品主要有NPE公司的 WiFi-IT!，GainSpan公司的GS1010，RFM公司的WSN802G等。下面我們將選擇這幾個(gè)具有代表性的產(chǎn)品進(jìn)行介紹，并對(duì)部分產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試。

3.1 GS1010芯片簡介

3.1.1 GS1010結(jié)構(gòu)

GS1010是一個(gè)高度集成、超低功耗WiFi無線片上系統(tǒng)，它包含一個(gè)802.11射頻前端、媒體控制器（MAC）和基帶處理器，片上FLASH 和片上SRAM，兩個(gè)ARM7 處理器，和豐富的IO 外設(shè)。

3.1.2 產(chǎn)品的主要特點(diǎn)

1）體積?。核匈Y源都集中在一個(gè)體積是10mm×10mm×0.85mm的芯片內(nèi)，極大的節(jié)約了PCB的面積；

2）極低功耗：采用休眠-喚醒技術(shù)極大降低了傳輸功耗；

3）高傳輸速率：數(shù)據(jù)最高傳輸速率可達(dá)11Mbps；

4）開發(fā)簡單：使得從有線到無線的技術(shù)過渡中，將不再需要重新學(xué)習(xí)和熟悉ARM單片機(jī)的結(jié)構(gòu)/指令系統(tǒng)/編譯開發(fā)工具和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

3.1.3 GEPS

GS1010所特有的開發(fā)環(huán)境GEPS使得第三方公司或是用戶能夠更加系統(tǒng)地開發(fā)自己需要實(shí)現(xiàn)的功能，為了幫助客戶縮短開 發(fā)周期， GainSpan還提供了一整套包括SDK、評(píng)估平臺(tái)、開發(fā)平臺(tái)在內(nèi)的軟硬件工具。其軟件棧包括了各種I/O驅(qū)動(dòng)和WLAN固件、RTOS、網(wǎng)絡(luò)棧、系統(tǒng)服務(wù)、WLAN和I/O服務(wù)模塊、各種應(yīng)用編程接口以及應(yīng)用軟件。GS1010的SDK能夠幫助工程師節(jié)省大量的時(shí)間。 而硬件開發(fā)平臺(tái)則能夠支持溫度、濕度、光敏、壓力、加速度等各種傳感器，并預(yù)留了客戶自選的傳感器接口和調(diào)試以及程序燒錄接口。

3.2 NPE WiFi-IT!

WiFi-IT! 802.11 WLAN module具有自己的開發(fā)語言WiFi-IT! Basic，這一開發(fā)語言是基于其他基礎(chǔ)語言而專門為無線通訊設(shè)計(jì)的。另外與之配套的開發(fā)環(huán)境IDE類似于其他普通單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境，安裝過程簡單，用戶自己可通過創(chuàng)建工程、編寫代碼、編譯程序和下載調(diào)試程序等過程完成軟件的設(shè)計(jì)。

3.3 RFM WSN802G

WSN802G 是由RFM公司在采用GainSpan公司GS1010系列芯片的基礎(chǔ)上開發(fā)的功能比較具有針對(duì)性的產(chǎn)品。其僅有兩個(gè)可以采集信號(hào)的輸入接口DIN0和DIN1，一個(gè)主要是用于測(cè)試，另外一個(gè)可供用戶直接測(cè)量信號(hào)。下文將使用DIN1來測(cè)試環(huán)境溫度，用戶需要做的即是將溫度傳感器輸出的信號(hào)數(shù)字化后送入DIN1中，通過本產(chǎn)品自帶測(cè)試軟件WSNConfig.exe配置好無線路由以及芯片的IP地址即可實(shí)現(xiàn)測(cè)試。

本產(chǎn)品的不足之處是所能同時(shí)采集的信號(hào)種類較少，因其僅有兩個(gè)輸入接口，另外內(nèi)部集成的兩個(gè)ARM并沒有物盡其用，因?yàn)橛脩舨荒茏灾鞯亻_發(fā)這一功能。被產(chǎn)品適用對(duì)象較為固定，一般不適合欲重新開發(fā)更多功能的研發(fā)者使用，主要適用于如檢測(cè)某幾個(gè)特定環(huán)境中的溫度變化等比較直觀的信息。

4 WSN802G測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)試

本設(shè)計(jì)購買RFM公司的WSN802G芯片，自行設(shè)計(jì)出一套環(huán)境測(cè)溫系統(tǒng)，本系統(tǒng)利用溫度傳感器測(cè)量溫度，傳輸給WSN802G芯片，經(jīng)過處理再無線傳輸至上位機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)我們是用支持WiFi無線傳輸?shù)腜C機(jī)實(shí)現(xiàn)的，只要加入無線路由器，動(dòng)態(tài)地給下位機(jī)和上位機(jī)配置好IP地址，即可實(shí)現(xiàn)二者之間的通訊。

我們將傳感器置于室溫下，測(cè)量系統(tǒng)和PC機(jī)距離10m左右時(shí)得到測(cè)試結(jié)果如下圖所示：

進(jìn)一步將測(cè)試距離增大，或者是經(jīng)過障礙物，在產(chǎn)品給定條件下測(cè)試結(jié)果仍然比較精確。

5結(jié)論及展望

伴隨著關(guān)于WiFi技術(shù)的一些問題的解解決，基于WiFi的嵌入式微處理器片上系統(tǒng)今年來發(fā)展蒸蒸日上，本文在分析構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)要點(diǎn)之上，詳細(xì)介紹了幾款國外應(yīng)用較為廣泛具有代表性的產(chǎn)品，對(duì)比了各類產(chǎn)品要點(diǎn)，并對(duì)部分產(chǎn)品進(jìn)行了性能測(cè)試，能夠?yàn)殚_發(fā)者開發(fā)新產(chǎn)品提供一定的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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篇9

 

一、引言

道路交通安全事關(guān)人民群眾的安居樂業(yè)，事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，加強(qiáng)道路交通安全工作，保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，是政府以及交管部門一直以來的重點(diǎn)工作。為了徹底改變以往的人工考試模式，提高駕駛員的駕駛技術(shù)，降低考試員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)使考試更加公平、公正。全國各地的車管所及駕駛員培訓(xùn)學(xué)校都逐步啟用了“機(jī)動(dòng)車駕駛員樁考”系統(tǒng)。

樁考系統(tǒng)的基本原理是通過在考試車上安裝信號(hào)檢測(cè)傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及無線發(fā)射機(jī)，在場(chǎng)地上安裝電子吊桿及遠(yuǎn)紅外檢測(cè)光路等，使得考試過程中各種動(dòng)態(tài)信息可以通過有線和無線兩種方式傳輸?shù)街骺刂剖遥@樣監(jiān)考員就可以利用主控計(jì)算機(jī)顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)控考試的全部過程。論文參考網(wǎng)。論文參考網(wǎng)。目前，整個(gè)考試過程已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并且最后可以將考生的考試結(jié)果存檔、打印。但是，通過實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)所采用的各種樁考系統(tǒng)仍普遍存在著以下缺陷：

1．系統(tǒng)功能單一，運(yùn)行速度較慢

2．抗干擾能力較差，無線傳輸時(shí)容量出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象。

3．模擬（場(chǎng)地考車）跟蹤顯示界面單一，跟蹤速度較慢。

4．紅外光路在惡劣天氣（大霧、風(fēng)沙）時(shí)接收靈敏度下降。

5．單機(jī)版，不能全國聯(lián)網(wǎng)。

由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無線傳輸技術(shù)、信號(hào)采集及處理技術(shù)、傳感技術(shù)都有了長足發(fā)展，集成電路的多功能、抗干擾等也都有了很大提高， 因此有必要對(duì)傳統(tǒng)的“機(jī)動(dòng)車駕駛員樁考”系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使考試系統(tǒng)更加完善。本文就此提出一種新型的計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）基本功能

根據(jù)我國《機(jī)動(dòng)車駕駛員考試管理辦法》有關(guān)科目二考試（樁考）的規(guī)定。方案擬采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理、單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)處理、集成數(shù)字電路、進(jìn)口無線通信和紅外線報(bào)警設(shè)備，結(jié)合機(jī)電一體化等高新技術(shù)。由主監(jiān)控儀及車載分機(jī)實(shí)時(shí)采集考車、樁桿、庫線等信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)分析判斷，在監(jiān)視屏上真實(shí)模擬、跟蹤考車進(jìn)行狀況，同時(shí)對(duì)樁考過程中出現(xiàn)的：

1．不按規(guī)定路線、順序行駛；

2．碰擦樁桿；

3．車身出線；

4．移庫不入；

5．中途停車(兩次)；

6．發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；

等犯規(guī)動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理，對(duì)以上所有犯規(guī)動(dòng)作，系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，并在駕駛員考試記錄表上打印結(jié)果。監(jiān)考人員只需通過監(jiān)視器就可以在室內(nèi)全面了解場(chǎng)地樁考情況，同時(shí)，考生通過語音提示可以了解考試結(jié)果及犯規(guī)種類。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可對(duì)考生的情況進(jìn)行存儲(chǔ)，綜合查詢，對(duì)樁考結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)查詢。

該系統(tǒng)從功能上大致劃分為考試監(jiān)控、考生信息查詢、考試統(tǒng)計(jì)查詢及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置四個(gè)模塊。各功能模塊的具體功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

（二）基本組成

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本功能，新型的計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)主要由主控制室、場(chǎng)地、考車三個(gè)組成部分。如圖2所示。

1．主控制室

由專用計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，樁考監(jiān)控儀，交換機(jī)，無線通信機(jī)，電源等構(gòu)成。

2．場(chǎng)地

（1）越庫線紅外監(jiān)測(cè)裝置

場(chǎng)地由對(duì)射式紅外線發(fā)射、接收器形成對(duì)大型車和小型車的樁考庫線報(bào)警和移庫狀態(tài)判斷系統(tǒng)，它用來檢測(cè)車身越線、移庫不入行進(jìn)路線出錯(cuò)等犯規(guī)項(xiàng)目。

（2）碰桿電子報(bào)警系統(tǒng)

場(chǎng)地安裝固定龍門架， 懸掛可以360度任意碰撞、自動(dòng)歸位的電磁吊桿，構(gòu)成考車碰、檫桿自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。它用來監(jiān)測(cè)碰桿犯規(guī)項(xiàng)目。場(chǎng)地系統(tǒng)的電平信號(hào)通過電纜各自直接地連接到控制室的系統(tǒng)監(jiān)控儀上。

3.考車

采用專用考車，在考車上安裝檢測(cè)前進(jìn)、后退、停車、熄火等傳感器及考車信號(hào)監(jiān)測(cè)儀， 考車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)考車運(yùn)行狀況,將檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析、處理后通過無線通訊方式傳輸?shù)街骺厥摇?/p>

圖2 系統(tǒng)組成圖

（三）擬達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

1．軟件系統(tǒng)功能增強(qiáng)，人機(jī)界面友好，操作智能化，

2．軟件可在不同操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

3．監(jiān)控室中儀器（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)），可適應(yīng)溫度為-10℃～40℃。要求室內(nèi)保持清潔、干燥以及電壓穩(wěn)定（220±20V）。

4．場(chǎng)地樁桿、吊架、紅外線裝置等均采用防風(fēng)、防水、防凍、耐高溫等措施，能適應(yīng)我國各地的高溫、高寒天氣情況（-35℃～60℃）。

5．紅外發(fā)射、接受設(shè)備可全天候工作，不受任何惡劣天氣（大霧、風(fēng)沙）的影響。

6．考車信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)芯片及傳感器均采用進(jìn)口元器件,溫度系數(shù)可達(dá)到-40℃～70℃。論文參考網(wǎng)。

7．建立遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，與公安部聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)異地查詢考生檔案，信息共享。

三、系統(tǒng)應(yīng)用前景

所設(shè)計(jì)的新型計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)在軟件、硬件方面都將采用當(dāng)今最先進(jìn)和主流的技術(shù)及進(jìn)口傳感器件，使軟件功能更強(qiáng)大，速度更快，圖像可實(shí)時(shí)跟蹤考車行車軌跡，運(yùn)用無線傳輸自動(dòng)判斷考車熄火，遠(yuǎn)紅外幕墻檢測(cè)考車碰線、出庫，計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷并語音提示，徹底排除了人為因素。場(chǎng)地硬件部分可靈活組合成單庫、雙庫（大庫套小庫），節(jié)約場(chǎng)地，可適合不同用戶的需要。同時(shí)，該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，主控計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高速圖象跟蹤、自動(dòng)變庫，完全符合公安部的考試要求，因此將會(huì)有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

目前市場(chǎng)上正在使用的樁考系統(tǒng)基本上都處于更新?lián)Q代的時(shí)期，而隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，買車、學(xué)車的人越來越多，新的駕校及駕駛員培訓(xùn)基地不斷建立，新型的計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)的研制成功必將會(huì)有先入為主的優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)空間。

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篇10

氣象數(shù)據(jù)的獲得非常重要，因?yàn)闅庀笈c人們的生活密切相關(guān)，同時(shí)也直接影響著鐵路、航空、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、等各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。如今，在國內(nèi)主要根據(jù)人工觀察收集氣象資料不能滿足無縫預(yù)報(bào)服務(wù)的要求由于觀察衰老緩慢，密度小。在這種人的生存是一個(gè)主要的問題的條件下是不現(xiàn)實(shí)的建立載人氣象站，這些區(qū)域是戈壁、沙漠、天山、沼澤和其他偏遠(yuǎn)地區(qū)。自動(dòng)氣象站是根據(jù)需要直接或通過制定站觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代碼的一種形式通過儀器自動(dòng)觀測(cè)和發(fā)送或記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，在當(dāng)前無線電通信技術(shù)迅猛發(fā)展的形勢(shì)下，有線傳輸因其發(fā)展時(shí)間長，技術(shù)相對(duì)成熟而成為相對(duì)更為廣泛的鋪設(shè)方式。當(dāng)然，無線傳輸憑借著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在通信傳輸領(lǐng)域也迅速的形成了自己的一席之地。有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)有以下缺點(diǎn)，布線成本高，施工困難和不利的維護(hù)和機(jī)會(huì)是有限，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)人煙稀少的缺陷是更重要的。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，國內(nèi)主要的氣象站組成方式大多相同，由傳感設(shè)備、變換裝置、電源組成，結(jié)合數(shù)據(jù)處理功能，資料發(fā)送單元等，共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，進(jìn)行無人化信息接收和整合。通過電子設(shè)備或計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)進(jìn)行氣象觀測(cè)和資料收集傳輸?shù)臍庀笳?。利用?jì)算機(jī)裝置或電子裝備對(duì)其自動(dòng)進(jìn)行氣象資料收集整理和氣象觀測(cè)。如今國內(nèi)外有很多制造商自動(dòng)站、它們傳輸通過計(jì)算機(jī)，并且使用衛(wèi)星通訊有線或無線傳輸方式在傳輸?shù)倪^程中它們使用計(jì)算機(jī)，衛(wèi)星通訊或是一些無線傳輸方式。有些地區(qū)通過無線傳輸方式來研究工業(yè)控制計(jì)算，目的是：解決自動(dòng)站數(shù)據(jù)的不便直接到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，運(yùn)用有線或無線方式引入到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。來解決數(shù)據(jù)在傳輸過程中的不方便直接運(yùn)用到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通過無線或是有線方式引入到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。在10年期間，自動(dòng)氣象站不斷壯大，并應(yīng)用在很多方面，它取決于許多因素，其中技術(shù)因素，它發(fā)揮著顯赫的的作用，包括微型計(jì)算機(jī)、通信、傳感器等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在各行各業(yè)都可以看到自動(dòng)氣象站的身影，其中它的技術(shù)因素發(fā)揮著重要的作用，該其包括傳感裝置，通訊工具，微型計(jì)算機(jī)等發(fā)展和應(yīng)用。提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)在改善性能的自動(dòng)氣象站技術(shù)的方面，特別是微處理器和通信技術(shù)，簡化了數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜找娉墒觳⑶医档土顺杀荆岣吡诵屎蜏?zhǔn)確的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，高效的傳輸同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象站的功能。

2 GPRS的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)及基本構(gòu)架

2.1 GPRS的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)

GPRS是歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)定義的一種能夠在GSM網(wǎng)絡(luò)上提供真正的無線分組服務(wù)的方法，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信（3G）的過渡技術(shù)。

GPRS網(wǎng)絡(luò)解決了GSM網(wǎng)絡(luò)低匯率、電路故障和窮人的資源利用率，充分利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)資源，來提高傳輸速率。GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率低于9.6KBI/S，最大的GPRS網(wǎng)絡(luò)理論可以提供171.2Kb的傳輸速度。GPRS網(wǎng)絡(luò)訪問時(shí)間是短暫的同時(shí)，能提供及時(shí)快速的連接，可以提高工作的效率。GPRS網(wǎng)絡(luò)與四個(gè)不同的Qos的不同的服務(wù)有不同的優(yōu)先級(jí)和可靠性標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)速率，延遲，可以選擇根據(jù)實(shí)際靈活的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)為用戶提供服務(wù)，所以最好能支持頻繁爆發(fā)，少量的數(shù)據(jù)服務(wù)。用戶可以隨機(jī)和移動(dòng)你的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無處不在的通信。

GPRS采用分組交換技術(shù)，高效傳渝高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無線資源的利用。定義新的GPRS無線信道，并且分配方式十分靈活。

2.2 系統(tǒng)的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

氣象自動(dòng)站采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)，每個(gè)站點(diǎn)的資料直接傳輸?shù)街行恼痉?wù)器，服務(wù)器既接公網(wǎng)，又接氣象局內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)補(bǔ)丁通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器或車站計(jì)算機(jī)，站通過氣象局計(jì)算機(jī)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。自動(dòng)氣象站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，每個(gè)環(huán)節(jié)通過數(shù)據(jù)連接或通過氣象局計(jì)算機(jī)內(nèi)部連接數(shù)據(jù)如圖1數(shù)據(jù)中心服務(wù)器（省級(jí)）。

（1）小站數(shù)據(jù)直接通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心服務(wù)器小站數(shù)據(jù)可以由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)直接到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行處理，其次還可以通過網(wǎng)絡(luò)到當(dāng)?shù)氐男畔⒐芾碓偻ㄟ^有線或是無線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)的中心服務(wù)器。

（2）GPRS氣象數(shù)據(jù)傳輸流程。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)氣象數(shù)據(jù)采集、氣象儀器測(cè)量的氣象數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是：氣象數(shù)據(jù)的收集和整理以及通過氣象儀器來收集氣象數(shù)據(jù)收集器和氣象傳感器傳遞信號(hào)，電源提供的太陽能收集器，因此解決遠(yuǎn)程供電問題，無人區(qū)域。具體情況如圖2所示。

氣象數(shù)據(jù)的系統(tǒng)是第一個(gè)收集的氣象傳感器脈沖或電壓和電流信號(hào)。定量收集器在模擬數(shù)據(jù)采樣和轉(zhuǎn)換成數(shù)字或字符信號(hào)。停止接收系統(tǒng)將字符和數(shù)字，生成文檔，軟件顯示氣象信息的查詢。氣象信息采集完成氣象傳感器、數(shù)據(jù)傳輸過程圖如圖3所示。

3 結(jié)束語

伴隨著極速發(fā)展的無線通信技術(shù)，它運(yùn)用在生活各個(gè)方面。根據(jù)使用無線通信技術(shù)的新穎優(yōu)點(diǎn)和自動(dòng)氣象站的發(fā)展，提出沒有義務(wù)自動(dòng)氣象站的偏遠(yuǎn)地區(qū)。這個(gè)想法可以應(yīng)用于很多行業(yè)。論文的基本目的是建立自動(dòng)氣象站系統(tǒng)。主題通過分析在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、通信協(xié)議的軟件設(shè)計(jì)方面的研究，產(chǎn)品研究，收集一些重要的信息，來實(shí)現(xiàn)無人區(qū)域的氣象的收集和傳輸，來提供準(zhǔn)確的天氣信息。解決在無人看守氣象收集數(shù)據(jù)傳輸中遇到的各種棘手的問題，來提供一個(gè)較好的解決方案，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，報(bào)告天氣提供一些有用的幫助。該論文從初步研究主題到整體設(shè)計(jì)，每個(gè)函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)和調(diào)試經(jīng)歷了艱苦努力，希望對(duì)氣象信息的收集，整理，預(yù)測(cè)提供有意義的建議。

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