无线应变传感器检测分系统协调器的研究与实现

发布时间：2017-07-17 13:12

  本文关键词：无线应变传感器检测分系统协调器的研究与实现

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【摘要】：随着现代航空航天技术的发展,飞机制造技术得到突飞猛进的发展。对飞机机身机械强度的检测是飞机制造过程中必不可少的环节。目前的飞机强度检测仍然采用模拟信号远传的测试方法。虽然这种方法安全可靠,但是也存在现场布局布线复杂等缺点。本论文为保证传统测试网络的优势,弥补其不足,引进了智能化无线传感网络,并研究了应用该技术的关键问题和实现方法。主要研究工作包括以下几个方面:1.论证ZigBee无线传感网络技术在飞机强度测试中的可行性。2.在对ZigBee协议深入研究的基础上,提出了“多信道星簇网络”的组网方式,提高了ZigBee网络数据带宽。3.分析无线传感网络中典型的时钟同步算法,并在IEEE1588精密时钟同步协议的基础上提出了更适合本文无线应变传感器检测系统时钟同步算法。4.设计协调器的硬件和软件,实现协调器的组网、时钟同步、无线数据接收和以太网数据发送等功能。5.搭建测试环境,组建ZigBee网络,对协调器的时钟同步算法和以太网传输等功能进行测试。在本论文中,协调器的主控芯片采用TI公司的低功耗微处理器MSP430F2618,CC2520作为ZigBee收发芯片,GPS作为协调器的授时模块,以太网作为数据上行通道,软件编写基于Z-stack ZigBee协议栈。协调器硬件电路工作稳定,软件设计功能完整。综上所述,本论文通过关键技术研究、网络拓扑设计、协调器软硬件设计和实现、系统测试和结果分析,证明了ZigBee无线应变传感器检测系统在飞机强度检测中的可行性,对飞机强度测试的无线网络化有较强的实际意义和参考价值。
【关键词】：嵌入式系统 无线传感网络 ZigBee IEEE1588精密时钟同步协议 uIP
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V262.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 选题背景16-18
• 1.2 无线传感网络概述18-19
• 1.3 无线传感网络应用于结构健康监测的发展现状19-20
• 1.3.1 国外研究现状分析19
• 1.3.2 国内研究现状分析19-20
• 1.4 本文研究的价值20
• 1.5 本文研究的主要内容20-22
• 第二章 ZigBee协议及网络拓扑结构22-32
• 2.1 无线通信技术比较22-23
• 2.2 ZigBee技术简介及优势分析23-27
• 2.2.1 ZigBee协议简介23-24
• 2.2.2 Zigbee协议体系构架24-25
• 2.2.3 ZigBee协议基本概念25-27
• 2.2.4 ZigBee与本文相关的技术优势27
• 2.3 网络拓扑的研究与实现27-30
• 2.3.1 多信道星簇网络拓扑研究与设计28-29
• 2.3.2 协调器整体运行流程29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 协调器时钟同步算法的研究与改进32-40
• 3.1 无线传感网络时钟同步技术研究32-36
• 3.1.1 时钟同步的必要性32
• 3.1.2 时钟偏差的产生32-33
• 3.1.3 无线传感网络典型同步算法研究与分析33-36
• 3.2 IEEE1588协议应用于无线传感网络的研究及改进36-39
• 3.2.1 IEEE1588时钟同步协议协议的研究36-37
• 3.2.2 基于无线传感网络的IEEE1588时钟同步协议算法改进37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 协调器硬件设计与实现40-48
• 4.1 协调器系统结构设计40-41
• 4.2 协调器主控制器最小系统41
• 4.3 系统电源设计41-42
• 4.4 ZigBee收发电路设计42-44
• 4.5 以太网传输电路设计44-46
• 4.6 GPS授时电路设计46
• 4.7 本章小结46-48
• 第五章 协调器软件系统设计与实现48-70
• 5.1 协调器的网络建立和数据传输48-56
• 5.1.1 Z-stack协议栈分析与研究48-50
• 5.1.2 协调器的网络建立50-52
• 5.1.3 协调器与路由器间的消息传输52-56
• 5.2 uIP协议栈在Z-stack上的移植的研究与实现56-61
• 5.2.1 uIP底层驱动程序设计57-59
• 5.2.2 uIP移植和客户端建立59-61
• 5.3 时钟同步算法实现61-66
• 5.3.1 本地时钟的建立和校准61-65
• 5.3.2 时间戳的获取和发送65-66
• 5.4 协调器采集数据接收及以太网数据发送66-69
• 5.4.1 ZigBee无线数据传输形式66-67
• 5.4.2 ZigBee无线采集数据接收67-69
• 5.4.3 以太网数据发送69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 系统测试70-76
• 6.1 无线通信距离测试70-71
• 6.2 网络连通性测试71-72
• 6.3 时钟同步测试72-73
• 6.4 整体调试73-75
• 6.5 本章小结75-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 工作总结76
• 7.2 对未来的展望76-78
• 参考文献78-80
• 致谢80-82
• 作者简介82-83

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本文编号：553741