无线通讯技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇无线通讯技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展,人们与信息网络已经密不可分。当今无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求,作为无线通信技术一个重要分支的短距离无线通信技术正逐渐引起越来越广泛的观注。

1短距离无线通信技术简介

近年来,由于数据通信需求的推动,加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展,短距离无线与移动通信技术也经历了一个快速发展的阶段,WLAN技术、蓝牙技术、UWB技术,以及紫蜂(ZigBee)技术等取得了令人瞩目的成就。短距离无线通信通常指的是100m以内的通信,分为高速短距离无线通信和低速短距离无线通信两类。高速短距离无线通信最高数据速率>100Mbit/s,通信距离<10m,典型技术有高速UWB、WirelessUSB;低速短距离无线通信的最低数据速率<1Mbit/s,通信距离<100m,典型技术有蓝牙、紫蜂和低速UWB。

2蓝牙(Bluetooth)技术

“蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通信技术标准,也是目前国际上最新的一种公开的无线通信技术规范。它可以在较小的范围内,通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联,使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享,也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中,因此特别适用于小型的移动通信设备,使设备去掉了连接电缆的不便,通过无线建立通信。

蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础,采用高速跳频(FrequencyHopping)和时分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先进技术,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。蓝牙技术使得一些便于携带的移动通信设备和计算机设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线连接因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,组成一个巨大的无线通信网络。打印机、PDA、桌上型计算机、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。目前蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz频带,通道带宽为lMb/s,异步非对称连接最高数据速率为723.2kb/s。蓝牙速率亦拟进一步增强,新的蓝牙标准2.0版支持高达10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),这是适应未来愈来愈多宽带多媒体业务需求的必然演进趋势。

作为一个新兴技术,蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处,如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问,蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通信技术,它必将在不久的将来渗透到我们生活的各个方面。

3超宽带(UWB)技术

超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展,人们对高速无线通信提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通信方案。与常见的使用连续载波通信方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通信的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式,它有望在无线通信领域得到广泛的应用。UWB的特点如下:

(1)抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。

(2)传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。

(3)带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。

(4)消耗电能少:通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。

(5)保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。

(6)发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。

(7)成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。

篇2

前言

目前，我国大型石化企业在厂内的通讯方式，一般仍然采用传统的有线传输方式，即依靠有线通讯电缆来传输信号，配合以传统的程控交换机和防爆电话，防爆扬声器等等设备终端来实现在防爆区与非防爆区之间的通讯。这样的通讯系统庞大，线缆众多不易于人员维护，加之厂区内部腐蚀性气体，工作环境，自然环境等经年累月极容易造成设备的线缆损坏，影响通讯，由于是有线电缆连接在事故发生时更加容易遭受破坏。一旦通讯中断，对企业的事故救援，员工的人身安全，都造成巨大的损失。所以要大力发展无线通讯网络在企业的应用。 1、无线通讯技术的重要作用

石化工厂厂区面积大，人员分布散，防爆区内移动作业人员和零散作业人员众多。无线通讯系统对满足人员通讯需要，加强防爆区内分布人员的动态管理，优化厂区网路结构，实现企业安全生产，调度指挥的有线，无线互联互通，相互结合的信息传递，保证企业安全高效的生产具有十分重大的现实意义。

2、常用的无线通讯技术分析

目前广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。 2.1 数字电台用于点对点或点对多点的工作环境，能够提供标准RS-232接口，可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接，实现透明传输。数传电台的传输速率从1200～19.2Kbit，传输距离20～50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟，标准统一。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟，相应的设备价格的降低，使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时，数传电台的相关技术也在不断发展，智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。

2.2 扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力，以及保密、多址、组网、抗多径等，同时具有传输距离远、覆盖面广等特点，特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离（可达50km）、高速（可达百Mbps）无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。

3、短距离无线通讯技术简介

“蓝牙（Bluetooth）”是一个开放性的、短距离无线通讯技术标准，也是目前国际上最新的一种公开的无线通讯技术规范。它可以在较小的范围内，通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联，使得近距离内各种通讯设备能够实现无缝资源共享，也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通讯。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此特别适用于小型的移动通讯设备，使设备去掉了连接电缆的不便，通过无线建立通讯。 蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，采用高速跳频(Frequency Hopping)和时分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先进技术，为固定与移动设备通讯环境建立一个特别连接。作为一个新兴技术，蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处，如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问，蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通讯技术，它必将在不久的将来渗透到生活的各个方面。

4、超宽带(UWB)技术研究

超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末，此前主要作为军事技术在雷达等通讯设备中使用。随着无线通讯的飞速发展，人们对高速无线通讯提出了更高的要求，超宽带技术又被重新提出，并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通讯方案。与常见的使用连续载波通讯方式不同，UWB采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz，因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通讯的同时，UWB设备的发射功率却很小，仅仅是现有设备的几百分之一，对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声，因此从理论上讲，UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通讯方式，它有望在无线通讯领域得到广泛的应用。UWB的特点如下：

4.1 抗干扰性能强：UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。 4.2 传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s，有望高于蓝牙100倍。 4.3 带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上，高达几个GHz。超宽带系统容量大，并且可以和目前的窄带通讯系统同时工作而互不干扰。 4.4 消耗电能少：通常情况下，无线通讯系统在通讯时需要连续发射载波，因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波，只是发出瞬间脉冲电波，也就是直接按0和1发送出去，并且在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表现在两方面：一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。 4.6 发送功率非常小：UWB系统发射功率非常小，通讯设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通讯。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。 4.7 成本低，适合于便携型使用：由于UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件，系统结构简化，成本大大降低，同时更容易集成到CMOS电路中。

5、结束语

总之，无线通讯方式由于其建立物理链路简单易行，成本低，可以根据现场需求及时调整项目方案，灵活性好，系统的功能扩展方便，因此特别适合石化行业对通信链路的要求。

参考文献

[1]方旭明，何蓉.短距离无线与移动通讯网络[M].北京：人民邮电出版社，2004.

篇3

    前言

    目前,我国大型石化企业在厂内的通讯方式,一般仍然采用传统的有线传输方式,即依靠有线通讯电缆来传输信号,配合以传统的程控交换机和防爆电话,防爆扬声器等等设备终端来实现在防爆区与非防爆区之间的通讯。这样的通讯系统庞大,线缆众多不易于人员维护,加之厂区内部腐蚀性气体,工作环境,自然环境等经年累月极容易造成设备的线缆损坏,影响通讯,由于是有线电缆连接在事故发生时更加容易遭受破坏。一旦通讯中断,对企业的事故救援,员工的人身安全,都造成巨大的损失。所以要大力发展无线通讯网络在企业的应用。 1、无线通讯技术的重要作用

    石化工厂厂区面积大,人员分布散,防爆区内移动作业人员和零散作业人员众多。无线通讯系统对满足人员通讯需要,加强防爆区内分布人员的动态管理,优化厂区网路结构,实现企业安全生产,调度指挥的有线,无线互联互通,相互结合的信息传递,保证企业安全高效的生产具有十分重大的现实意义。

    2、常用的无线通讯技术分析

    目前广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。 2.1 数字电台用于点对点或点对多点的工作环境,能够提供标准RS-232接口,可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接,实现透明传输。数传电台的传输速率从1200~19.2Kbit,传输距离20~50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟,标准统一。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟,相应的设备价格的降低,使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时,数传电台的相关技术也在不断发展,智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。

    2.2 扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力,以及保密、多址、组网、抗多径等,同时具有传输距离远、覆盖面广等特点,特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线(微波)进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备,可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离(可达50km)、高速(可达百Mbps)无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。

    3、短距离无线通讯技术简介

    “蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通讯技术标准,也是目前国际上最新的一种公开的无线通讯技术规范。它可以在较小的范围内,通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联,使得近距离内各种通讯设备能够实现无缝资源共享,也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通讯。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中,因此特别适用于小型的移动通讯设备,使设备去掉了连接电缆的不便,通过无线建立通讯。  蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础,采用高速跳频(Frequency Hopping)和时分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先进技术,为固定与移动设备通讯环境建立一个特别连接。作为一个新兴技术,蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处,如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问,蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通讯技术,它必将在不久的将来渗透到生活的各个方面。

    4、超宽带(UWB)技术研究

    超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通讯设备中使用。随着无线通讯的飞速发展,人们对高速无线通讯提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通讯方案。与常见的使用连续载波通讯方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通讯的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通讯方式,它有望在无线通讯领域得到广泛的应用。UWB的特点如下: 

    4.1 抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。  4.2 传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。  4.3 带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通讯系统同时工作而互不干扰。  4.4 消耗电能少:通常情况下,无线通讯系统在通讯时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。  4.5 保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。  4.6 发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通讯设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通讯。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。  4.7 成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。 

    5、结束语

    总之,无线通讯方式由于其建立物理链路简单易行,成本低,可以根据现场需求及时调整项目方案,灵活性好,系统的功能扩展方便,因此特别适合石化行业对通信链路的要求。

    参考文献:

    [1]方旭明,何蓉.短距离无线与移动通讯网络[M].北京:人民邮电出版社,2004. 

篇4

1引言

智能建筑的核心是系统集成，而系统集成的基础则是智能建筑中的通信网络。随着计算机技术和通信技术的发展和信息社会的到来，迫使现代建筑观念不得不更新。在信息化社会中，一个现代化大楼内，除了具有电话、传真、空调、消防与安全监控系统外，各种计算机网络、综合服务数字网等都是不可缺少的。只有具备了这些基础通信设施，新的信息技术，如电子数据交换、电子邮政、会议电视、视频点播、多媒体通信等才有可能进入大楼。使它成为一个名符其实的智能建筑。随着分布式智能建筑控制系统技术的日益成熟和应用普及，在建筑设备自动化系统中控制将进一步分散，在网络中传递的将更多的是管理信息，系统的集成则越显得重要。

目前，由于人们信息需求的激增，以及计算机技术带来的多媒体终端等先进的终端技术，智能建筑实现智能化的瓶颈往往在于它的通信网络。可以说，通信网络技术水平的高低制约了智能建筑的智能程度。为此，智能建筑中的通信网络的设计是完成建筑智能化工程的重点所在。因此，在建设智能建筑时，需要在大楼的设计阶段，就要融进通信网络的设计。通信网络主要分为两大类，一类是有线网络，一类是无线网络。

2有线网络

有线网络是把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起，在网络软件的支持下可以相互通讯和资源共享的网络系统。有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联结起来时，敷设专用通讯线路布线施工难度之大，费用、耗时之多，实是令人生畏。这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞，限制了用户联网。

有线网络需要使用以太网电缆和网络适配器。虽然两台电脑可以通过以太网交叉电缆实现互联，但是有线网络一般还需要网络结点设备，比如HUB集线器、交换机或者路由器，以实现更多电脑的互联。以太网、集线器或者交换机都是比较可靠的，毕竟这方面的技术已经十分成熟。要出问题的话，一般也就是电缆连接松散导致网络掉线。有线网络性能十分优越。传统的以太网连接只提供10Mbps的带宽，但是现在普遍使用100Mbps的快速以太网带宽，需要的也仅仅是更高一点的成本。而且现在硬件发展迅速，大多支持100Mbps，而且有些也已经开始支持千兆速率了。

在大量使用网络资源的时候，有线网络中的集线器很容易造成网络拥堵。而如果使用以太网交换机的话，则完全可以避免这个问题，所增加的成本也仅仅是一台集线器的费用。

对于接入互联网的任何有线网络来说，防火墙是最首要的考虑因素。众所周知，集线器和交换机本身并没有防火墙功能，对于使用这些网络设备的家庭用户，可以在主机电脑上安装防火墙。而使用路由器的用户，则可以利用路由器本身具有的防火墙模块，在连接路由器的电脑上，打开配置页面进行简单配置即可。

3无线网络

所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，其与有线网络的用途十分类似，而最大的不同在于传输媒介的不同，即利用无线电技术取代网线。无线网络技术既可以节省铺设线缆的昂贵开支，避免了线缆端接的不可靠性，同时又可以满足计算机在一定范围内可以任意更换地理位置的需要。近年来，无线网络已能够通过与广域网相结合的形式提供移动Internet多媒体业务。无疑，无线网络将以它的高速传输能力和灵活性在智能建筑中发挥重要作用。

在现今有线网络条件下的写字楼中，随着公司员工数量的增加，导致了工位的增加，但办公室的空间有限，一味扩大办公室、增加桌椅会增加运营成本，并不是理想的解决办法。同时，人员座位和部门办公室的调整也都会造成很大的麻烦，而销售及服务支持人员频繁外出使座位闲置造成了公司资源的严重浪费。

无线网络可以克服这些问题，例如：在装备了无线网络以后，惠普公司的移动办公环境使工位不再是唯一的办公地点，与以前相比，员工数量在增加，但办公桌椅的数量却减少了，因为每天都有外出的员工，而那些在公司工作的员工，只要找到一个空位置就可以开展工作。员工不管在办公室的任何一个角落，都能随意地发电子邮件、分享文档及上网浏览，大大提高了工作效率，同时也降低了总体拥有成本。

4有线网络与无线网络的对比

与有线网络相比较，无线网络具有开发运营成本低、时间短，投资回报快，易扩展，受自然环境、地形及灾害影响小，组网灵活快捷等优点。可实现“任何人在任何时间，任何地点以任何方式与任何人通信”，弥补了传统有线网络的不足。随着IEEE802.11标准的制定和推行，无线网络的产品将更加丰富，不同产品的兼容性将得到加强。现在无线网络的传输率已达到和超过了10Mbps，并且还在不断变快。目前无线网络除能传输语音信息外，还能顺利地进行图形、图像及数字影像等多种媒体的传输。

众所周知有线网络是通过网线将各个网络设备连接到一起，不管是路由器，交换机还是计算机，网络通讯都需要网线和网卡；而无线网络则大大不同，目前我们广泛应用的802.11标准无线网络是通过2.4GHz无线信号进行通讯的，由于采用无线信号通讯，在网络接入方面就更加灵活了，只要有信号就可以通过无线网卡完成网络接入的目的；同时网络管理者也不用再担心交换机或路由器端口数量不足而无法完成扩容工作了。总的来说无线网络相比传统有线网络的优点主要体现在以下两个方面：

第一，无线网络组网更加灵活。无线网络使用无线信号通讯，网络接入更加灵活，只要有信号的地方都可以随时随地将网络设备接入到企业内网。因此在企业内网应用需要移动办公或即时演示时无线网络优势更加明显。

第二，无线网络规模升级更加方便。无线网络终端设备接入数量限制更少，相比有线网络一个接口对应一个设备，无线路由器容许多个无线终端设备同时接入到无线网络，因此在企业网络规模升级时无线网络优势更加明显。

但是无线网络相比传统有线网络同样存在着缺点：

1.传输带宽方面：与有线网络相同，无线网络的数据传输也受到带宽限制，而且由于无线电传输没有外部屏蔽能力，因此带宽实际受限程度要远超有线网络，即使最先进的无线网络技术也只能达到54Mbps每秒，比起100Mbps网络而言实在是小巫见大巫。

2.传输距离方面：有线网络与无线网络都有信号衰减，与有线网络相比，无线技术由于在空气中传输，随着气候条件的改变，衰减速率有高有低，往往实际有效距离达不到最大极限，尤其在电器设备使用频繁的室内，使用距离更是大幅度缩短。

3.抗干扰能力方面： 有线网络是通过加屏蔽层等技术抗干扰，必要时以光纤技术提供千兆级别的传输质量，而无线网络没有任何屏蔽能力，只能通过自身的无线信号发射强度以及频率、频跳等技术来增强抗干扰性能，也由此造成了成本、体积和使用上的区别。

4.安全性方面：无线网络的信号没有边界，任何人都可能截获，其安全性能的缺陷主要体现在如下几个方面：

第一，加密密文频繁被破译，已不再安全。曾几何时无线通讯最牢靠的安全方式就是针对无线通讯数据进行加密，加密方式种类也很多，从最基本的WEP加密到WPA加密。然而这些加密方式已被陆续破解，首先是WEP加密技术被黑客在几分钟内破解；继而国外研究员将WPA加密方式中TKIP算法逆向还原出明文。

WEP与WPA加密都被破解，这样就使得目前无线通讯只能够通过自己建立Radius验证服务器或使用WPA2来提高通讯安全了。

第二，无线数据sniffer让无线通讯毫无隐私。用户最不放心的就是由于无线通讯的灵活性，只要有信号的地方入侵者就一定可以通过专业无线数据sniffer类工具嗅探出无线通讯数据包的内容，不管是加密的还是没有加密的，借助其他手段都可以查看到具体的通讯数据内容。然而从根本上杜绝无线sniffer又不太现实，毕竟信号覆盖范围广泛是无线网络的一大特色。所以说无线数据sniffer让无线通讯毫无隐私是其先天不安全的一个主要体现。

第三，修改MAC地址让过滤功能形同虚设。虽然无线网络应用方面提供了诸如MAC地址过滤的功能，很多用户也确实使用该功能保护无线网络安全，但是由于MAC地址是可以随意修改的，通过注册表或网卡属性都可以伪造MAC地址信息。所以当通过无线数据sniffer工具查找到有访问权限MAC地址通讯信息后，就可以将非法入侵主机的MAC地址进行伪造，从而让MAC地址过滤功能形同虚设。

5.适用范围方面： 无线技术不同的固有属性决定了它们大致的使用范围，即使某些时候试图强行使用不合适的技术也将没有合适的产品。一般来说，无线网络更适用于移动特征较明显的网络系统，而有线网络则更适用于固定的，对带宽需求较高的网络系统。

5结语

因此，在智能建筑的设计过程中，通信网络的选择就要针对建筑物本身的使用功能进行分别选择，多数为固定人员位置的宜选用有线网络，多数为移动人员位置的宜选用无线网络，若两者兼具则应考虑实现有线网络与无线网络兼容使用。

篇5

中图分类号：TP277.2 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在桥梁工程领域，随着各类自然及人为灾害的增加，对桥梁稳定性监测和预警的要求也越来越高。目前，桥梁监测主要集中在桥面、桥墩等桥体的监测，而对于桥梁桥墩所在基质（基础地质条件）的监测却相对较少。基质是桥梁稳定的重要基础，当基质经过流水冲刷，地质条件发生变化时，桥墩的稳定性会随基质变化直接影响整个桥梁的稳定性。

本文设计了一个基于CC2530无线传感网络，利用GPRS通讯及云服务器的桥梁基质监测系统。实现了将监测所得的各桥墩基质高度数据上传至云服务器处理并预警的功能。

1 系统简介

系统设计包含物联网层、承载网络和应用层三个部分，其中物联网层将CC2530作为基础，设计监测基质高度的无线传感器，每个桥墩都安装一个传感器作为ZigBee无线网络的终端或中继设备。协调器与SIM900A通过串口进行数据通讯，控制SIM900A连接GPRS，通过GPRS网络发送数据至服务器或接收来自服务器的指令。系统基础结构如图1所示。

根据ZigBee网络的特点[1]，网络内使用短地址进行通讯，而重新组网后短地址可能会发生变化，系统设计使用CC2530的长地址（IEEE地址）作为区分唯一设备的ID，长地址为64位全球唯一识别码，不会更改。服务器数据库保存桥墩的长地址，每次终端注册时数据库更新长地址对应的短地址。物联网层与服务器通讯简图如图2所示。

系统设计一座桥只有一个协调器和GSM模块，即一座桥只有一个确定的IP地址和端口。如图2所示，系统要与某座桥的某个桥墩进行通讯的步骤为：查询桥墩绑定的长地址――查询长地址对应的IP、端口及短地址――往IP和端口发送包含短地址的数据――IP对应的GSM模块收到数据――发送到协调器――通过短地址发送到终端。如此，系统即可实现服务器与多座桥不同桥墩传感器之间的通讯。

2 系统硬件设计

2.1 基质监测传感器设计

由于桥梁桥墩基质测量的特殊性，没有现成的即方便又经济的传感器可以使用，论文以CC2530为核心芯片设计了一款综合测量和无线通讯传感器。传感器采用磁环+普通的霍尔传感器作为测量部分[2]，CC2530作为中控部分，磁环和塑料垫片相隔放置于一定长度的PVC管中，一个磁环和垫片的高度为5 mm，即测量的精度为5 mm。传感器样机如图3所示。

图中所示为横向放置，正常安装时为竖向安装，传感器底座和PVC管为一体，穿过CC2530电路板，两者之间可以相互移动，当有位移时，电路板上的霍尔传感器感应到变化则通知CC2530产生一次中断，每产生一次中断移动5 mm距离。传感器在桥墩上安装的示意图如图4所示。

由图4可知，无线传感器的CC2530部分与大钢管为一体，安装固定在桥墩上，底座、PVC管同小钢管固定，PVC管穿过CC2530的感应器，小钢管套入大钢管内，底座沉入水底与基质接触。当基质高度降低时，小钢管跟随降低，当降低高度达到分辨率5 mm时，CC2530产生一次中断，系统监测到高度变化后，传感器计算当前高度，将高度数据通过协调器发送到服务器。

2.2 协调器设计

协调器电路设计与常用CC2530电路设计类似，加入SIM900A模块，利用串口与协调器通讯。其样机如图5所示。

2.3 供电设计

考虑到设备都在户外运行，系统设计协调器和传感器都采用太阳能板+蓄电池的供电模式。

3 CC2530程序设计

根据系统功能，程序设计分为协调器程序和无线传感器程序两个部分。无线传感器可以作为终端或中继使用。

3.1 协调器程序设计

协调器主要用于数据处理，组建ZigBee网络，接收桥墩的监测数据并通过SIM900A发送到服务器，接收服务器的控制查询数据并将数据下发至终端或中继设备。程序主要分为组网、串口通讯、无线通讯三个模块。

在组网程序方面，协调器运行Z-Stack协议栈与终端或中继设备组网，该部分程序只需在Z-Stack协议栈[3]基础上稍做修改即可。

串口程序的设计主要使用AT指令与SIM900A模块进行通讯。通过程序设计，让CC2530根据AT指令模式发送和接收数据并判断命令类型，实现GPRS连接和数据传输。与服务器间的数据通讯通过UDP实现。

无线通讯程序主要接收处理桥墩终端上传的数据，包括注册、心跳、高度数据、报警等，将数据按照协议格式通过串口和GPRS发送至服务器。处理串口转换过来的相关指令并发送至桥墩终端。协调器端程序流程图如图6所示。

3.2 终端传感器程序设计

终端传感器的主要功能包括与协调器组网通讯，接收协调器指令进行查询、设置基质初始高度等，监测基质高度变化，并将变化后的高度数据发送至协调器。按照功能区分，将终端程序的设计分为组网程序、传感器程序和无线接收处理三个模块。传感器端程序流程如图7所示。

图7 传感器端程序流程

终端组网程序同样使用Z-Stack协议栈，在协议栈的基础上稍做修改，组网时读取短地址和长地址并发送到协调器。

传感器程序主要利用I/O口中断，每中断一次表明基质高度发生5 mm变化，程序根据初始设置高度值计算当前高度并上报至协调器，若短时间内高度变化过快则发送报警指令等。

无线数据处理模块主要处理来自协调器的指令，包括查询、设置高度等指令。程序接收到指令后，根据协议做相应的处理。此外，程序还设计了1分钟定时向服务器发送心跳的功能，以表明设备在网，方便服务器处理。

4 云服务器功能设计

云服务器是系统运行的核心部分，论文所用系统将阿里云的云服务器作为基础，设计数据库和应用，实现桥梁基质的实时监测。云服务器主要包含数据库设计，网络通讯设计和应用层设计三个模块。人机界面设计如图8所示。

数据库设计使用SQL Server2008进行数据管理，根据系统功能数据库保存桥梁各桥墩传感器的长地址和短地址，保存每座桥梁SIM900A的IP地址和端口及每个桥墩的高度数据等。

网络通讯设计主要用于服务器跟桥梁和桥墩传感器之间的通讯。论文使用UDP完成，根据设计的通信协议以及数据库功能保证通讯正常进行。通讯指令包含注册、心跳、高度数据、设置、报警等类型。

应用层设计主要是人机界面设计。论文采用地图供应商提供的接口[4]，将监测的桥梁以地图模式显示，此外，还包括设备绑定、查询、报警等功能。

图中左侧为各桥梁以及桥墩的信息，中间为当前桥梁的地图位置，下方为桥梁各桥墩的基质高度信息。菜单包括绑定传感器、设置等功能。

5 结 语

本文设计了一种监测桥墩基质高度变化的传感器，利用ZigBee网络+云服务器实现了实时监测桥梁桥墩基质高度变化的功能，系统设计友好的人机界面将监测数据进行直观展现，系统无需人工值守即可实现远程实时监测、报警等功能。目前，该系统已在丽水市宣平港大桥投入测试阶段，测试期间系统稳定，各项功能均正常运行。

参考文献

[1]王东，张金荣，魏延，等.利用ZigBee技术构建无线传感器网络[J].重庆大学学报（自然版），2006，29（8）：95-97.

[2]吴志红，管志华，朱元.基于Modbus协议的线性霍尔传感器编程器设计[J].物联网技术，2011，1（6）：52-55.

[3]曾宝国.Z-STACK协议栈应用开发分析[J].物联网技术，2011，1（3）：71-73.

[4]丁振中.利用百度地图接口建立人社自助服务一体机导航地图[J].电脑编程技巧与维护，2015（4）：88-90.

[5]林元乖.基于物联网技术的休闲农业智能监测与培育系统[J].物联网技术，2014，4（5）：78-79.

篇6

二十一世纪以来，人们对无线通讯的需求越来越大，要求越来越高，无线频谱空间的占用也越来越多，使得可用频谱越来越少。在这样的大背景下，如何将有限的频谱发挥出最大的功效成为了无线通讯技术领域的一个热点话题。随着研究的深入，美国联邦通信委员会研究指出，频谱的利用存在很不平衡的情况，一些非授权频段占用拥挤，而有些授权频段则经常空闲，3GHz以下频段的平均频谱利用率仅为5.2%[1]。基于此种发现，众多的专家、学者将目光聚焦到了不可再生的频谱资源实现再利用的频谱共享技术上，认知无线电随之进入了公众视野。

一、认知无线电的定义

认知无线电这一概念始于1999年，美国Joseph Mitola博士首先提出，他指出认知无线电即通过一种“无线电知识表示语言”的新语言提高个人无线业务的灵活性， 随后在2000 年瑞典皇家科学院举行的博士论文答辩中，Joseph Mitola对此进行了深入的探讨[2]。在Joseph Mitola博士研究的基础上，美国联邦通信委员会也对认知无线电进行了定义，指出认知无线电是一种可通过与其运行环境交互而改变其发射机参数的无线电，这种定义在当前得到了较为广泛的认可。综合看来，笔者认为认知无线电是一种能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，根据一定的学习和决策算法，实时、自适应地改变系统工作参数，动态地检测和有效地利用空闲频谱的无线电。

二、认知无线电的功能

认知无线电的研究尚属起步阶段，其功能亦等待我们去发现。从目前的研究来看，认知无线电具有检测、分析和重构三大功能[3]。

一是检测功能。认知无线电必须具备精确的无线频谱检测能力，必须在可使用的全频段范围内多维度进行频谱检测，从而发现可使用的频段。由于是免许可使用，认知无线电必须具备迅速发现主用户的能力，在工作过程中时刻检测主用户是否处于活动状态，从而确保不对其产生干扰。

二是分析功能。分析包括对自身性能、网络内部状态、外部相关数据和用户自身需求等相关知识的分析。如果说检测是信息的获取，那么分析就是对相关信息的初步处理。认知无线电设备通过所获取的频谱检测结果分析主用户的位置、使用的频点和发射时间，同时分析可用频点位置、可用带宽、信道状况、自身传输可能会对其他用户产生的影响以及完成业务传输所需的带宽和时间等。

三是重构功能。重构能力使得认知无线电设备可以根据无线环境动态编程，从而允许认知无线电设备采用不同的无线传输技术收发数据。在不对频谱授权用户产生有害干扰的前提下，利用授权系统的空闲频谱提供可靠的通信服务，这是重构的核心思想。当该频段被授权用户使用时，认知无线电有两种应对方式：切换到其它空闲频段进行通信和继续使用该频段，但改变发射功率或者调制方案，以避免对授权用户造成有害干扰。

三、认知无线电运用的关键技术

认知无线电要得到有效运用，就必须解决好频谱资源匮乏和目前固定分配频谱利用率较低的问题，以下技术研究就显得尤为重要。

一是频谱分配技术。频谱分配是指根据需要接入系统的节点数目及其服务要求将频谱分配给一个或多个指定节点，是认知无线电实现有效运用的前提与核心。频谱分配策略的选择直接决定系统容量、频谱利用率以及能否满足用户因不同业务而不断变化的需求。频谱分配技术按分配方式可以分为一般分为静态频谱分配、动态频谱分配和混合式频谱分配，按网络结构分类可分为集中式频谱分配和分布式频谱分配，按合作方式分类可分为合作式频谱分配与非合作式频谱分配。无论是哪种分配方式，在进行分配时都必须坚持灵活性原则、系统性原则、减小信令开销和计算量原则，在此基础上设计认知无线电频谱分配模型。

二是感知位置技术。无线电信号会受到地理环境的影响，不同的地理空间对与无线电信号的影响各异。室内与室外、市区与乡村、山区与平原相比，室外、乡村和平原就更有利于无线电信号的传输。认知无线电与全球定位系统、地理信息系统结合，通过自我学习的方法，能够识别出自身所处的地理位置，进而能根据地理环境选择合适的发送频率、调制方式等参数，这对认知无线电功能的实现有着重要的作用。

三是功率控制技术。认知无线电技术必须有效控制功率，这样才能使主用户不受干扰，实现频谱共享。在研究功率控制问题时，有两种方法值得我们去尝试。一种是将测量到的主用户接收机信号的本地信噪比近似为认知用户与主用户间的距离，从而相应地调整认知用户的发射功率。另一种即采用两用户重复对策理论建模，借助遗传算法来搜索策略空间。这些方法可实现在保证主用户不受有害干扰的前提下增加认知用户的发送功率。

除了上述三大技术外，物理层安全技术、链路保持技术、动态频谱管理技术等亦有待于我们进一步去研究探索，进而促进认知无线电技术发挥出更大的功效。

参考文献

[1]郭彩丽，张天魁，曾志民，等.认知无线电关键技术及应用的研究现状[J].电信科学，2006（8）：50- 55.

[2]Mitola J. Cognitive radio： an integrated agent architecture for softwaredefined radio.In： Doctor of Technology，Royal Inst Technol （KTH），Stockholm，Sweden，2000.

[3]毕志明，匡镜明，王华.认知无线电技术的研究及发展[J].电信科学，2006（7）：56-60.

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0前言

移动学习作为数字化学习(E-learning)中的一个分支,是又一个新的学习模式,是教育技术领域研究的又一个新热点,对我国教育界已经不是一个陌生的概念。如今伴随着无线通讯技术的迅猛发展,人们逐渐看到、感觉到移动学习存在的巨大潜力,因此如何将无线通讯技术应用于教育和培训的话题又渐渐升温。正如基更先生所指出的“,不是技术本身所固有的教育特性造就了远程教育和开放大学的成功,而是公众普遍拥有的技术造就了这种成功。”AlexzanderDye等人在它们的题为《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中对M-Learning(移动学习)给出了一个较具体的定义:移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点发生的学习,移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流。

1移动学习的对象

移动学习的对象不仅仅局限于学生的学习,还推广到公司员工、没有受过良好教育又渴望学习的人等等,唯一的条件是他们必须拥有移动通讯设备。它的理念是让学习“随时、随地、随身”地发生。

(1)学生:在无线通讯发展迅速的今天,大部分的学生都拥有了电脑、手机等电子通讯工具。这就为移动学习提供了一个很好的条件,我们可以充分利用这个优势来弥补课堂学习中的不足。

(2)公司员工:对于公司而言,移动设备的齐全及其高级功能,使“随需应变”的“移动学习”变得可行。公司面临的最大挑战是如何将相关的信息和材料在最恰当的时间提供给员工,保持员工的工作投入和竞争力。而移动学习也可以方便地借助他们现有的设备来解决存在的问题。

(3)没有受过良好教育又渴望学习的人:这些人要么工作环境差,甚至很无聊,又没有机会参加任何社会组织的培训。但是他们共有的是移动电话,用它来发短信、聊天、玩游戏。移动学习就要借助他们的移动电话来激发他们学习的热情,给他们学习的机会,教给他们学习技能,让他们更好地就业。

2移动学习的基本模式

以移动电话为支撑的短消息模式:这是最基本也最普遍的模式,是正在运用和开发潜力最大的模式。

以互联网为支持的连接技术模式:移动学习是移动通信、网络技术和现代教育三者结合的产物。所以互联网的技术支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助这一技术基础。其主要的技术支撑是:WAP(WirelessApplicationProtocol)无线应用协议“;蓝牙”(Bluetooth)技术,一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连接线的短距离无线连接技术;GPRS(GeneralPacketRadioService)即通过无线分组业务、3G通信协议等,从而为我们提供在台式和笔记本电脑上才能实现的功能,如收发E-mail、网页浏览、流媒体、多媒体信息等。

3移动学习的特性

(1)数字化:移动学习主要借助的是移动通讯和网络技术,它的数字化特性是由其自身所借助的设备和支持技术决定的,也正是由于网络的迅速发展,才更能够加快移动学习发展的步伐。

(2)即时性:移动学习能够给学生提供一个最宽松的环境,使你随时都能够与他人交流新的想法,把你思想的闪光点与他人分享。移动学习的核心特征就是让学习者能够体验学习的愉悦,让学习者能够在最佳的时间和地点进行学习。

(3)随意性:移动学习可以利用零散时间学习,可以在回家、旅途、商场等任何时间、任何地点随时进行学习。而如遇到什么疑难问题也可以借助手机短信与老师和同学联系,获得解答。

(4)学习环境是移动的:不论是传统学习还是网络学习,他们的学习环境都是固定的。而移动学习的一个最突出的特点就是它的环境的移动性。这样学习不再局限于一个固定的环境,实现了学习真正意义上的自主性。4移动学习的环境

移动学习能否得到很好的应用和发展,与其环境也有很大的关系。它的环境是移动的,教师、研究人员、技术人员和学生都是移动的,这是不同于传统学习环境的一个特性。但是移动学习主要借助的是移动公司的短信服务和网络公司支持的移动设备,所以这个环境是非常重要的。在整个的过程中我们必须与移动通信公司及网络公司达成协议,为我们的移动学习提供良好的环境。

在构建移动学习的同时,还要注意在任何场所学习的可行性。人是环境中最重要的一个要素,这就要求学习者具备一定的自我控制能力和自主学习的能力。移动学习中的学习者在整个流程当中,要能够协调好与老师、同学、同事之间的关系,合理选择学习的方式,实现自己的有效学习。在这个环境中,物力、财力等因素也是要考虑的问题。移动学习毕竟需要的是手机和网络移动设备,这就提出了一个高于传统学习的条件。如今在大学中几乎实现了这样的条件,所以我们要能够利用便利的条件,发挥移动学习的作用,从而在实践中探索,达到移动学习的真正目的——随时随地随身地进行终身学习。

5移动学习存在的不足

(1)大多数研究者表示,PDA和WAP手机等移动设备只是目前在学习手段上的一种扩展,它们不能够替代现有的学习工具。更重要的是,并非所有的学习内容和学习活动都适合使用移动设备。

(2)网络学习中在线阅读时间过长,学习者的眼睛容易疲劳,也容易让学习者产生厌烦感。而利用手机来进行学习,其屏幕的大小、分辨率等对阅读也有很大的限制,并且如果在路途中,车子的晃动等外在条件也影响学习者学习的心情等。

(3)移动学习的运用时机也存在一定的问题,人在走路或在车上学习时,最好是运用收音机、随身听或MP3等进行语言的听力训练。这样也就不需要运用掌上电脑、手机等昂贵的移动设备,节约了学习成本。

(4)人文因素。在移动学习中我们经常考虑的是如何利用现有的设备进行有效的学习,而忽略了学习者的需求。如公司对员工进行培训时运用移动学习,不仅可以提高员工的工作效率,也节省了很多的成本。但是员工是否乐意学习,是否能达到培训的目的及产生一定的效果,这些问题都没有考虑过。

总而言之,移动学习的优势是有目共睹的,我们相信在利用各种设备的辅助之下开展的移动学习,也能够给我们的教育带来新的发展。但是,它的发展仍处在探索阶段,如何才能够发挥好它的内在优势,在解决技术、环境、物资财力等方面的基础上,更好地对学习者进行人文关怀,这都是我们应该关心的问题。因为教育的要旨是使全体学习者进行愉悦的、主动的学习,而不是被动的学习。这就需要我们在整个过程中进行有益的探索,真正实现移动学习随时随地随身”的终身学习目标。

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中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110048-01

一、发展背景

目前国内外的指纹识别系统设备大多停留在指纹采集器、和一台计算机的组合水平上,这样的系统有很多缺陷。针对于目前国内存在的一些不足,本项目拟以ARM芯片为核心的蓝牙通讯芯片硬件,以指纹识别系统为核心的软件,实现一个基于ARM的无线便携式指纹辨识系统平台,能实现无线通信传输。以此改进现有的指纹识别系统,并期望在应用方面得到推广。

二、研究意义

为了解决目前大多指纹识别系统的携带不方便,身份识别时间较长,工作效率低,且目前的系统都不具有通信交换功能和信息传递的及时性的缺点,有针对性的去设计和开发一种无线通信功能的便携式指纹识别系统。

三、创新点

与常见的产品模型相比,有如下优点:1.便携式:本项目拟设计以ARM9为平台的便携式指纹识别系统,该系统可以方便在室外使用,通过比较存储器内的指纹特征信息与现场采集的指纹信息可以完成身份确认;2. 速度快:通过相关人员的指纹能够马上确认身份,无需与计算机相连;3. 实现了无线通讯的模式:通过单片无线收发芯片可以完成与机构中心的信息交流。

四、硬件设计

本系统硬件设计主要包括指纹采集、无线通讯、和存储模块三个部分。先利用指纹采集模块采集指纹图像,再经ARM9模块进行算法处理,把相关的信息存储起来,并与存储模块的中的指纹比对确认身份,并通过无线通讯模块把相关信息发送至信息中心。1.指纹采集指纹采集传感器采用OV7620,并以I2C总线及DMA的数据传输方式实现与CPU的信息交互。当nXDREQ1输出由高电平变得低电平时,传感器便有数据输出,并且数据能够维持至下一个同样的过程的到来。这正好符合44B0的外部DMA请求的单步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式来读取数据。最终的数据读取是通过片选锁存器来实现的。由于DMA的方式不干预CPU,因此也大大提高了读取的速度。2.电源管理。电源管理部分采用了1150mAh的LI电,通过DC-DC升压至5V,再通过LDO给系统所需要的3.3V和2.5V电压。具体的实现过程为:电池供电时,开关S9按下,TEST1点由高变低,Q0导通,NAND网络为高,系统开始供电,此时程序运转并给与SHDN引脚高电平信号,促使Q6导通,此时即使按键抬起TEST1点仍为低电平,维持Q0的导通。当插上U后,按键的按下使得Q4导通,Q0此时截至,系统由电池供电切换为U供电,其它道理相同。关机时按键按。系统可以实现图像的连续采集以及温度、湿度、照明亮度等的控制。其中图像采集是系统的核心,其工作流程如下:(1)默认情况下,系统工作在休眠状态。(2)工作人员通过PC管理软件发送命令开始采集图像,软件通过USB接口把命令发送给蓝牙适配器ARM命令。(3)接收到图像采集命令后,ARM控制CPLD开始采集图像数据。(4)CPLD把采集到的一帧图像数据写入一块SRAM中,把ARM的总线切换到该SRAM上,并通知ARM进行压缩;同时CPLD往另一块SRAM中继续采集下一帧图像,便于提高系统的吞吐率。(5)ARM通过蓝牙模块返回响应命令,并返回采集JPEG-LS图像的头信息。(6)PC管理软件发送命令接收下一行压缩图像,ARM压缩该行原始图像,并发送压缩数据;如果出错,可以重新发送。重复本步骤可以获取整帧压缩图像。(7)PC软件对压缩图像解码并显示,并提供其他附加功能,如图像处理、保存等。(8)重复步骤(2)～(7),获取下一帧压缩图像。由上述流程可以看出,JPEG-LS压缩以及无线信道传输决定整个系统的图像传输速率。无线传输采用蓝牙技术,其标称空中速率为1 Mbps,不易提高;因此,系统设计的核心是JPEG-LS的编码效率。3.ARM与蓝牙接口设计.蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准。它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字系统,甚至家用电器,采用无线方式连接起来。为了优化系统设计,我们采用性价比高的CSR BC2实现蓝牙无线串口。CSRBC2是一款高度整合的模块级蓝牙芯片,主要包括:基带控制器、2.4～2.5GHz的数字智能无线电和程序数据存储器。通过该模块,系统可以提供无线标准UART接口,支持多种波特率(如9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps、57.6kbps、115.2 1kbps、230.4 kbps、460.8 kbps、92l.6 kbps)。当速率为460.8 kbps时,蓝牙芯片能够正常工作;而在921.6kbps时,会有很高的误码率。

五、软件设计

本系统软件设计主要包括固定主程序,管理功能模块,指纹采集算法模块,指纹匹配算法模块,无线通信程序模块,硬件操作模块等。以下为各个模块所包含的函数:1.指纹采集算法模块:打开采集仪函数、关闭采集仪函数、设置参数函数、指纹探测函数;2.指纹匹配算法模块:指纹验证函数、指纹比对函数;3.无线通讯模块:协议层函数、控制层函数、网络层函数、链路层函数、驱动层函数;4.硬件操作模块:读写存储器函数、初始化函数、状态读取函数;5.管理功能模块:指纹的存储、删除、更新函数。

六、结语

本系统以ARM为核心,通过蓝牙传输,实现了数字化的无线指纹辨识功能。本系统具有良好的扩充性,可以使得系统更加微型化。首先,如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片,则将融合ARM核以及蓝牙功能,可以更加减小整个系统的体积。最重要的是,如果发展自主产权的指纹识别芯片,那么以现有的SOPC技术,可以将ARM核、CPLD逻辑门以及蓝牙通信功能集成在一起,形成指纹识别的集成解决方案,从而使其产业化成为可能。

基金项目:本文为九江学院科研课题“《基于ARM7的无线便携式指纹辨识系统设计》09kj11的研究”研究成果之一

参考文献:

[1]费浙平,基于ARM的嵌入式系统程序开发要点(二),单片机与嵌入式系统应用,2003,9:80～83.

[2]张小田文,基于ARM7的无线内窥系统设计,单片机及嵌入式系统应用,2008.03.

[3]王波,ARM的三种中断调试方法的探讨.微计算机信息(嵌入式与SOC),2006,22～130～131.

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一、相关概念

物探测量是工程测量的一个重要分支，主要任务就是依据物探设计，将设计的勘探点用一定的测量方法放样到实地并准确记录其物探点空间位置，为物探野外施工、资料处理及解释提供符合设计要求的测量成果、图件和信息资料。GPS是由美国国防部研制部署和控制的军民两用，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPRS即通用分组无线业务是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。

二、系统的实现

（1）集成定位接收终端硬件的设计和实现。GPS-GPRS集成定位接收终端的设计思想是集成GPS和GPRS两个模块。该定位终端实时获取GPS提供的经纬度、速度、时间等GPS信息后，以GPRS上网的形式发送给监控中心。所以硬件设计应该包括GPS模块和GPRS两个模块，并且要有一个控制单元协调两个模块工作。除此之外，定位终端还应该包括LCD显示模块和电源模块等部分。总的设计思路是GPS模块通过串口通讯与单片机建立联系，由单片机来控制GPS模块工作，并对数据进行处理，处理后的数据通过485总线传输给GPRS模块，再有GPRS模块通过无线通信将信息传输给终端LCD显示模块上。（2）集成定位接收终端软件的设计和实现。定位接收终端的软件主要完成上电后系统的初始化，对各个模块的检测，接收GPS模块传来的GPS消息，利用GPRS模块传输的GPS定位信息。整个软件系统应该包括主控模块、GPRS模块、GPS模块、LCD显示模块和串口操作模块五部分。本课题的软件分为终端软件部分和服务器软件部分。将内核加载到RAM中运行后，系统的控制权就完全转交给内核了。内核在完成一系列初始化工作后，将自动运行用户程序。终端软件主要包括以下几个主要模块：键盘处理、GPS数据的处理、用户数据的接收和发送。（3）监控中心设计和实现。监控中心主要实现对GPS-GPRS集成的定位系统中的各个定位终端的控制和跟踪，它能主动向系统中各个定位终端发送位置请求，并且获取各个终端的位置消息，解析出GPS消息中的经纬度、时间、速度等值，并且通过软件界面显示，供用户察看。同时通过软件接口将定位消息发送到与电子地图或GIS等软件平台接口，以便其他后台程序利用终端的位置消息进一步进行分析和处理。监控中心通过串口连接一个无线通讯模块，以其来实现和各终端无线设备的通信。监控中心的主要部分包括：无线通讯模块部分――监控中心服务器部分――无限通信终端部分。本次系统的工作流程下所述：第一，监控中心接到一单新的任务后，马上查找当前是否有空闲的终端，如果有则直接选择一个，然后向其下达工作任务，如果没有则转到第二。第二，监控中心在新接收任务附近的地点查找是否有正在工作的终端，如果有则向它们发送消息，要求报告当前的工作状态。第三，监控中心根据报告过来的信息，选取一个最合适的终端，向其下达工作任务。第四，各终端的使用者在完成工作之后，向监控中心发送信息，报告各自的工作情况，监控中心会自动在数据库中更新这些信息。第五，监控中心也可以提供一些公共服务，如信息查询等。（4）定位系统在物探行业中的应用。物探测量作业多位于沙漠等荒芜人烟的地方，地形复杂，山体高大，道路稀少，气候多变，昼夜温差大。由于受地形、气候、山体遮挡、森林覆盖等诸多不利因素的影响，使测量精度受到限制，施工进度无法保证，作业效率低下，人员安全不能保障，项目成本上升等。基于GPS-GPRS定位系统的物探测量作业具备了以下功能特点：一是有效增加物探测量作业距离，提高信号覆盖范围，有手机信号的地方即可工作，更加方便用户的使用，；二是采用GPRS通讯模式的物探测量系统，数据速度快，随着速度的增加，其数据延迟也降低了，相比于GSM通讯费用低，GPRS数据传输费用远比打电话接入的费用低。GPS与GPRS技术的结合，使得任何地点的流动站都可以方便的与基准站、中继站、监控中心建立数据联系。

三、结论

本文以物探测量的实际工作需要为目标，将GPS技术与GPRS技术有机地结合，严格按照实际物探测量操作流程建立相应的模型，利用GPRS的数据传输功能，对GPS数据进行实时传输，其可操作性及实时性都较强，而且成本较低，结构简单，具有较高的可靠性；同时可以将本地原始位置信息实时发送到基地进行处理，并给用户返回更加精确的位置消息，这样就可以避免由于误差范围太大而导致的重复劳动。

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在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断提高，使用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。红外线接口是使用有方向性的红外线进行通讯，由于它的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以只适合于短距离无线通讯的场合，进行"点对点"的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。

1.红外通信的基本原理

红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。

简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。

2.红外通讯技术的特点

红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持：

⑴通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发;

⑵主要是用来取代点对点的线缆连接；

⑶新的通讯标准兼容早期的通讯标准；

⑷小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；

⑸传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经。

3.红外数据通讯技术的用途

红外通讯技术常被应用在下列设备中：

⑴笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；

⑵打印机、键盘鼠标等计算机设备；

⑶电话机、移动电话、寻呼机；

⑷数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；

⑸工业设备和医疗设备；

⑹网络接入设备，如调制解调器。

4.红外数据通讯技术的缺点

⑴通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断;

⑵目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）;

⑶红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。

5.红外通信技术对计算机技术的冲击

红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。预计，执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。

红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的，故不需要调制解调器。

红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式，如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换；在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。

6.红外通信技术开辟数据通信的未来

目前，符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽，可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用，建立和保持对无线PCS系统的连接；扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的，所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用，包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机，以提供红外数据通信。而且，由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器，所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机，现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机，在这些地方，掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机)也可以采用红外接口装置。

预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述，它还将对计算机技术产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。

参考文献

[1]蒋俊峰.基于单片机的红外通讯设计[J].电子设计应用,2003,11.

[2]曾庆立.远距离红外通讯接口的硬件设计与使用[J].吉首大学学报(自然科学版),2001,4.

[3]邓泽平.一种多用途电度表的红外通讯问题[J].湖南电力,2003,4.