炮兵阵地实时监测无线传感网络系统研究

摘要

无线传感器网络作为一种新兴的智能专用网络在许多领域应用广泛。本文以某牵引型火炮阵地状态信息需求为牵引建立无线传感网络，针对其中部分关键技术及可靠性、安全性展开研究，并最终根据系统模型建立网络完成数据传输。
　　 首先，依据无线传感器网络设计原则，建立以数据库为中心的实时数据传输系统模型。
　　 其次，研究影响无线通信模块数据可靠性的因素，分析距离估算模型，并针对目前比较流行的基于ZigBee技术的CC2533射频通信模块分析差分信号转为单端信号的巴伦电路仿真实现，使用ADS仿真并提出理论值，根据实验获得电路实际匹配值;研究硬件电路设计中的关键技术。
　　 再次，分析Z-Stack协议栈工作流程，设计程序;重点分析了线性分组编码和椭圆曲线加密算法，并应用于系统，使用第三方通信协议用以保证通信传输的安全性和可靠性;研究上位机控制软件和下位机节点串口通信控制程序的实现。
　　 最后，建立实验室数据传输模型，实现温度、气象、风速风向以及环境光信息模块等数据的安全传输。
　　 本文通过对ZigBee技术的软硬件分析与设计，建立了基于数据库控制的面向实时监测的无线传感网络系统，实验结果证明了这种设计思路是可行的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 概述

1．1．2 国内外研究现状

1．2 课题研究意义

1．3 本文的主要工作

2 炮兵阵地实时监测系统设计

2．1 炮阵地状态信息实时监测需求分析

2．1．1 炮兵阵地状态信息分析

2．1．2 状态监测模块

2．2 系统设计总体方案

2．2．1 WSN设计原则

2．2．2 系统设计总体框架

3 系统硬件设计

3．1 系统对硬件的功能要求

3．2 硬件总体设计

3．2．1 WSN网络工作流程

3．2．2 硬件规划

3．3 节点设计方案

3．4 无线射频通信模块设计

3．4．1 无线通信模块最大通信距离设计

3．4．2 无线通信模块抗干扰设计

3．4．3 射频通信模块电路设计

3．5 数据处理模块设计

3．5．1 CC2533及8051CPU内核的主要特征

3．5．2 CC2533主控电路设计

3．6 状态信息采集模块

3．6．1 气象信息采集模块

3．6．2 环境光传感器采集模块

3．6．3 水平探测模块

3．6．4 弹药温度采集模块

3．6．5 GPS定位模块

3．6．6 角度传感器采集模块

3．6．7 传感器数据处理与供电

4系统软件设计

4．1 系统结构

4．2 WSN网络节点软件设计

4．2．1 ZigBee技术基础

4．2．2 WSN软件设计流程

4．2．3 节点软件设计方案

4．2．4 安全性与可靠性设计

4．2．5 协调器串口通信软件设计

4．2．6 传感器节点软件设计

4．2．7 计算机软件程序设计

5 系统组网调试

5．1 系统构建

5．2 系统测试

5．2．1 组网测试

5．2．2 数据采集测试

5．2．3 结论

结束语

致谢

参考文献

附录A