无线传输技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇无线传输技术论文，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。

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一、引言

上世纪70年代末，诞生了被称为第一代蜂窝移动通信系统的双工FDMA模拟调频系统，但由于模拟系统固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA为基础的第二代数字蜂窝移动通信系统所取代，相对FDMA系统有诸多优点，如频谱利用率高，系统容量大、保密性好等。与此同时产生了以CDMA为基础的数字蜂窝通信系统，相比TDMA系统具有低发射功率、信道容量大、软容量、软切换、采用多种分集技术等优点。

随着网络的广泛普及，图像、话音和数据相结合的多媒体和高速率数据业务的业务量大大增加，人们对通信业务多样化的要求也与日俱增，而一代二代系统远远不能满足用户的这些需求，所以诞生了第三代移动通信技术，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。国际上承认的3G标准有三个：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，这里主要从各个方面做WCDMA和CDMA2000的对比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的综合比较

由于WCDMA和CDMA2000这两种技术都是将CDMA技术用于蜂窝系统，许多的思想都是源于CDMA系统，因此WCDMA和CDMA2000有许多相试之处：从双工方式上看，WCDMA和CDMA2000属于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都满足IMT-2000提出的技术要求，支持高速多媒体业务、分组数据和IP接入等。但它们在技术实现、规范标准化、网络演进等方面都存在较大差异。

WCDMA和CDMA2000各有优势和缺点。WCDMA技术较成熟，能同广泛使用的GSM系统兼容；相比第二代通信系统能提供更加灵活的服务；而且WCDMA能灵活处理不同速率的业务。其缺点是只能共用现有GSM系统的核心网部分，无线侧设备可以共用的很少。

CDMA2000的优势是可以和窄带CDMA的基站设备很好地兼容，能够从窄带CDMA系统平滑升级，只需增加新的信道单元，升级成本较低，核心网和大部分的无线设备都可用。容量也比IS-95A增加了两倍，手机待机时间也增加了两倍。缺点是CDMA2000系统无法和GSM系统兼容。

1.WCDMA与CDMA2000的物理层技术比较

WCDMA和CDMA2000物理层技术细节上有相似也有差异，由于考虑出发点不同，造成了不同的技术特点。WCDMA技术规范充分考虑了与第二代GSM移动通信系统的互操作性和对GSM核心网的兼容性；CDMA2000的开发策略是对以IS-95标准为蓝本的窄带CDMA的平滑升级。

（1）这两个标准的物理层技术相似点可以归纳为以下几点：

①内环均采用快速功率控制。CDMA系统是干扰受限系统，因此为了提高系统容量，应尽可能的降低系统的干扰。功率控制技术可以减少一系列的干扰，这意味着同一小区内可容纳更多的用户数，即小区的容量增加。因此CDMA系统中引入功率控制技术是非常必要的。

②系统都支持开环发射分集，信道编码采用卷积码和Turbo码。

③系统均采用软切换技术。所谓软切换是指移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。软切换只能在同一频率的信道间进行，因此模拟系统、TDMA系统不具有这种功能。软切换可以有效地提高切换的可靠性，大大减少切换造成的掉话。

④WCDMA工作频段：1900～2025MHz频段分配给FDD上行链路使用，2110～2170MHz频段分配给FDD下行链路使用，2110～2170MHz频段分配给TDD双工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz频段(上行)，2110～2170MHz(下行)。

（2）两个标准的物理层技术差异可以归纳为以下几点：

①扩频码片速率和射频带宽。WCDMA根据ITU关于5MHz信道基本带宽的划分规则，将基本码片速率定为3.84Mcps。WCDMA使用带宽和码片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路径分集、更高的中继增益和更小的信号开销。CDMA2000分两个方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X两个阶段。CDMA2000系统可支持话音、分组数据等业务，并且可实现QoS的协商。室内最高数据速率达2Mbit/s，步行环境384kb/s，车载环境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在单载波上采用码片速率1.2288Mcps的直接序列扩频，射频带宽为1.25MHz。

②支持不同的核心网标准。WCDMA要求实现与GSM网络的兼容，所以它把GSMMAP协议作为上层核心网络议；CDMA2000要求兼容窄带CDMA，因此它把ANSI-41作为自己的核心网络协议。

③WCDMA进行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保证更好的信号质量，并支持多用户。

④为了使支持基于GSM的GPRS业务而部署的所有业务也支持WCDMA业务，为了完善新的数据话音网络，CDMA2000-1x需要添加额外的网元或进行功能升级。

2.WCDMA与CDMA2000网络接口的比较

3G标准的基本目标是能在车载、步行和静止各种不同环境下为多个用户分别提供最高为144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的无线接入数据速率。为多个用户提供可变的无线接入数率是3G标准的核心要求。CDMA2000可分别用于900MHZ和2GHZ两个频段CDMA2000的码片速率与IS-95相同，两系统可以兼容。WCDMA的码片速率为3.84Mcps，显然WCDMA系统中低速率用户或语音用户的移动台成本会大幅上升，在CDMA2000系统中则不会如此。

WCDMA的接口标准规范、制定严谨、组织严密，而CDMA2000的接口标准严谨性有待加强。IS-95厂家设备难以互通，给运营商设备选型带来了较大问题；3G许诺的高速无线数据服务必须可以和话音一样实现无缝的漫游，这是至关重要的。多媒体信息要漫游、视频通话也要漫游，没有这些基本要素，3G就不能称其为3G。漫游涉及到的不仅仅是技术问题，更重要的是商业利益。在这方面WCDMA显然更胜一筹，它支持全球漫游，全球移动用户均有唯一标识，而CDMA2000尚不能很好做到这一点。

3.WCDMA和CDMA2000网络演进的比较

（1）WCDMA的网络演进技术

现有的GSM系统利用单一时隙可提供9.6kbit/s的数据服务。如果复用多个时隙就能升级为HSCSD（高速电路交换数据）方式；此后出现了GPRS（通用分组无线业务），首次在核心网中引入了分组交换的方式，可提供144kbit/s的数据速率。接着继续升级采用8PSK调制，这样传输速率可以上升至384kbit/s这就是EDGE；WCDMA的数据传输速率将高达2M/s。

（2）CDMA2000网络演进技术

主要的CDMA2000运营商将来自现在的窄带CDMA运营商。窄带CDMA向CDMA2000过渡的方式为IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的数据传输速率为14.4kbit/s，为了提供更高的速率，1999年部分厂商开始采用IS-95B标准，理论上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C进一步使容量加倍，最后升级为CDMA2000。

窄带CDMA系统向CDMA2000系统的演进分为空中接口、网络接口及核心网络演进等方面。

①目前窄带CDMA系统的空中接口是基于IS295A，其支持的数据速率为14.4kbit/s，由IS295A升级到IS295B，可支持64kbit/s。

②窄带CDMA网络接口的演进主要指窄带CDMA系统A接口的升级和演进。对于窄带CDMA系统，以前其A接口不是规范接口(即不是开放接口)，窄带CDMA和GSM的A接口的规范相比较，GSM是先有A接口标准，然后厂家依据标准开发；窄带CDMA是厂家各自开发，然后广泛宣传，最后凭借自身影响修改标准。

③窄带CDMA的核心网在美国经过多年发展后，从IS241A到IS241B到IS241C，我国CDMA试验网和红皮书以IS241C为基础，IS241D规范在1999年底，目前IS241E规范还未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我国的前景

对3G标准的选择不仅要看其技术原理及成熟程度，还要结合本国国情、市场运作状况等因素进行考虑。按目前的进展来看，两种标准最后不能融合成一种，但可以共存。

在我国，GSMMAP网络已形成巨大的规模，欧洲标准的WCDMA在网络上充分考虑到与第二代的GSM的兼容性，在技术上也考虑了与GSM的双模切换兼容，向WCDMA体制的第三代系统演进，从一开始就解决了全网覆盖的问题。而且CDMA2000采用GPS系统，对GPS依赖较大；在小区站点同步方面，CDMA2000基站通过GPS实现同步，将造成室内和城市小区部署的困难，而WCDMA设计可以使用异步基站，运营者独立性强；对于电信设备制造行业，我国在GSM蜂窝移动通信方面发展成熟，而窄带CDMA系统尚未形成规模和产业。

WCDMA采用全新的CDMA多址技术，并且使用新的频段及话音编码技术等。因此GSM网络虽然可采用一些临时的替代方案提供中等速率的数据服务，却不能提供一种相对平滑的路径以过渡到WCDMA。而CDMA2000的设计是以IS-95系统的丰富经验为依据的，因此窄带CDMA向CDMA2000的演进无论从无线还是网络部分都更为平滑。在基站方面只需更新信道板，并将系统软件升级，即可将IS-95基站升级为CDMA2000基站。

由此可见,WCDMA和CDMA2000还将长时间在我国共存，鹿死谁手？尚未分晓。

参考文献：

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1.1传感器节点的设计本系统中，传感器节点的主要任务是实时监测相关环境参数，并对其他节点转发来的数据进行存储和转发，使数据通过WSN传输到汇聚节点处，其处理能力、存储能力和通信能力要求不高，因此采用简单节约的设计方案。如图3所示，传感器节点由传感器模块、处理器模块、射频模块、电源模块和电路等部分组成。传感器模块负责对所需参数进行采集和模数转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理传感器模块采集的以及射频模块发送过来的数据。射频模块负责与其他节点之间的通信，对数据进行发送或接收。电源模块负责为整个节点提供运行所需的能量，是决定节点寿命的关键因素之一。电路则包括声光电路、复位电路及接口电路等。（1）处理器模块。处理器模块是传感器节点的核心部分，本设计方案中，处理器选用德州仪器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，该处理器采用1.8V-3.6V的低电压供电，可以在低电压下以超低功耗状态工作，非常适合应用在对功耗控制要求甚高的无线传感器网络。该处理器同时拥有较强的处理能力和较丰富的片内资源，拥有16kB闪存、512BRAM、2个16位的定时器、1个通用同步异步接口（USART）、12位的模数转换器（ADC）和6个8位并行接口。（2）射频模块。在无线传感器网络实际应用中，传感器节点既需要发射又需要接收数据，因此本设计方案中的射频模块采用收发一体的无线收发机。射频模块采用Chipcon公司推出的无线收发芯片CC2420，它的工作电压位于2.1~3.6V之间，收发电流不超过20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要较少的电路就可工作，天线设计采用PCB天线，进一步减小模块体积。CC2420工作在2.4GHz频段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee协议；采用O-QPSK调制方式，抗邻道干扰能力强；128B接收和128B发射用的数据缓存空间，数据传输速率高达250kb-ps。（3）传感器模块。传感器节点的数据采集部分根据实际需要选择相应的传感器，如温度、湿度、振动、光敏、压力等传感器。本文的研究重点不在传感器上，因此仅以温湿度传感器作为例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15温湿度传感器，该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一起，输出完全标定的数字信号[3]。其工作温度范围在-40℃-123.8℃之间，其在-20℃-70℃范围内，温度测量精度在±1℃以内；湿度范围在0%-100%之间，在10%-90%范围内，湿度测量精度在±2%以内。

1.2汇聚节点的设计在本系统中，汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，进行存储和处理后传输到网关节点处，同时，接收来自网关节点的信息，向传感器节点监测任务。汇聚节点是连接WSN和外部网络的接口，实现两种协议间的转换，使用户能够访问、获取和配置WSN的资源，对其处理能力、存储能力和通信能力要求较高。而为了与传感器节点匹配，汇聚节点的硬件结构与传感器节点基本相似，如图4所示，汇聚节点没有传感器模块，增加了存储器模块和蓝牙通信模块。（1）处理器模块。同样的，处理器模块也是汇聚节点的核心部分，主要负责控制整个汇聚节点的操作，存储和处理来自射频模块或者蓝牙通信模块的数据，再将处理结果交给射频模块或者蓝牙通信模块发送出去。本设计方案中，处理器选用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，该处理器和MSP430F135一样，可以在1.8V~3.6V的低电压下以超低功耗状态工作，但其拥有更强的处理能力和更丰富的片内资源，48kB闪存和10KBRAM、2个16位定时器、1个快速12位ADC、双12位DAC、2个USART接口和6个8位并行I/O接口。（2）存储器模块。考虑到物流运输过程中环境多变，容易带来一些不确定因素，这些不确定因素可能引起处理器自带的存储器中的数据丢失，因此汇聚节点需要存储一些重要的数据。本设计方案中，汇聚节点的外部存储器芯片选用由Mi-crochip公司生产的24AA64，工作电压低至1.8V，它采用低功耗CMOS技术，工作时电流仅为1mA，而且可以在恶劣的环境下稳定工作。由于汇聚节点对存储容量要求不高，而且24AA64芯片的存储容量为64KB，擦写次数可达到百万次，因此一块芯片即可满足本系统的存储要求。（3）蓝牙通信模块。本系统采用智能手机作为后台系统和WSN之间的网关，来实现远距离的数据传输。为了使汇聚节点与智能手机能够进行通信，采用蓝牙通信协议。而在汇聚节点使用蓝牙通信方式需要增加一个蓝牙通信模块。本设计方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模块，其工作电压为3.3V-6V，工作电流最大为25mA，功耗较低；其最大传输距离为100m，通信速率最高可达115200bps；其天线为PCB天线，所需器件很少，故模块的体积很小，可以通过串行接口直接与处理器模块相连。

1.3网关节点的设计本系统要求在后台系统和WSN部署点间进行双向通信，为了实现远距离的数据传输功能，有两种方案，一是汇聚节点增加移动通信模块，如GPRS模块[4]；二是采用智能手机作为后台系统和汇聚节点之间的网关。方案一对汇聚节点的要求进一步提高，不仅处理过程更加复杂，其能量消耗也大大提高；另一方面要实现物流过程的跟踪，还需有定位功能，一般采用GPS模块[5]，这样成本也将大大提高。相比之下，方案二优势明显，采用智能手机可以进行各种复杂的数据处理，进行大量数据的存储，使用移动通信网络与后台系统进行通信，使用内置的GPS定位功能，后台用户可以在紧急事件发生时直接联系货车司机等。因此，本系统采用智能手机作为网关节点。本设计方案中，采用中国移动M811手机作为测试对象，其支持4G/3G/GPRS等移动网络，可以方便地使用移动网络与后台系统进行通信；其具有GPS定位功能，可以实现货车定位；具有蓝牙通信功能，可与汇聚节点间采用蓝牙通信；使用An-droid4.0操作系统，拥有丰富的开源资源，方便软件的设计。

2系统软件部分设计

本系统使用WSN中的传感器节点检测物流过程中相关环境参数并发送到汇聚节点处，由其将数据通过蓝牙连接传输到智能手机，智能手机通过移动通信网络将加入GPS信息的数据传输到后台服务器。系统各部分的工作任务不一，硬件条件也有很大差别，因此系统的软件设计也十分关键。

2.1传感器节点程序设计传感器节点主要承担数据采集和发送的工作，由于其能量及处理资源有限，因此需要采取节能和减少数据处理的设计方案。本设计方案中，传感器节点采取按需求唤醒的工作方式，检测等待时间（等待时间可由后台设置）未到或者没有收到汇聚节点命令时节点处于休眠状态；当等待时间一到或者收到命令时，立刻开始工作，进行采集数据并发送，或者根据命令完成相应操作，完成后又进入休眠状态，等待下一次激活，其程序流程如图5所示。

2.2汇聚节点程序设计汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，处理后通过蓝牙传输到网关节点处，同时接收来自网关的命令，完成相应的操作。相比于传感器节点，汇聚节点的工作更加复杂，而且其能量和处理资源也不多，因此采取与传感器节点相似的节能设计方案，将复杂的数据处理工作交予网关节点，其程序流程如图6所示。

2.3智能手机APP设计智能手机作为本系统的网关节点，承担协议转换、数据传输、数据处理等复杂工作，因此开发相应的应用程序（Applica-tionProgram，简称APP）来实现上述功能，其流程图如图7所示。该APP实现对智能手机内部蓝牙模块的调用，通过蓝牙连接与汇聚节点通信；利用智能手机的GPS模块获取位置信息，加入到接收到的传感器数据中，再通过移动通信网络传输到后台系统；接收后台系统的命令，完成相应的操作；同时通过智能手机对应的界面提供数据显示、告警提醒以及日志功能。

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引言

随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，特别是蓝牙、802.11b等应用的推广，无线数据传输应用再次成为应用的热点。本文介绍一款基于新加坡Winedge公司WE904芯片的无线收发模块，说明其在一个实时无线图像数据传输系统中的应用，以其实现一个低发射功率和低成本的实际应用系统。为低成本中低速的无线数据传输提供一种新的解决方案。

1系统简介

系统的简单框图如图1。此系统的简单工作过程为：①电脑眼负责图像采集和图像信号的A/D转换。②电脑眼输出的图像信号由DSP芯片TMS320VC5402（以下简称5402）编码压缩。③5402通过McBSP(多通道缓冲串口)实现与WE904模块的接口，实现WE904模块的配置，并且将编码后的图像信号以RS232协议的信号格式输到WE904模块，经调制后发送出去。④接收端的WE904模块输出TTL电平的信号，经过RS232电平接口的电平转换后由串口输入PC机。⑤PC机将收到的图像信号解码并显示出来。

2WE904无线收发模块WE915CTX1介绍

WE915CTX1无线收发模块的主芯片是新加坡Winedge公司的WE904。WE904是一款支持全双工的单片调频收发芯片，仅需少量外部元件即可实现无线收发功能，工作频率范围可以从0.1GHz到1GHz。WE904提供串行编程接口，通过串行编程接口可以灵活地调整收发频率、信号输出模式、是否支持全双工等参数。本系统在设计初期直接使用了WE904的模块WE915CTX1。WE915CTX1集成了WE904芯片和所需的外部元件，并提供了简明的使用接口，可以非常方便地嵌入到应用系统中。其主要的特点是：

①工作于902MHz～928MHz美国ISM频段，可以提供20个通道；

②使用FM/FSK的调制方式，频道宽度100kHz；

③提供数字信号和模拟信号两种输出模式，可用于数字和模拟信号的传输；

④灵敏度为-115dBm；

⑤在低输出功率0dBm时，可以提供约80m(数字信号)和300m(话音等模拟信号)的有效传输距离；

⑥传输速率可达57.6kbps，与传输距离有关；

⑦提供串行编程接口，可能灵活配置收发频率等参数；

⑧提供RSSI接收信号强度指示。

3WE904模块WE915CTX1的接口

WE915CTX1提供简单的用户接口，如图2所示。①VCC和GND为电源，电源电压为3.3～4.5V。②AudioIn为待调制基带信号的输入引脚。其输入信号可以是话音等模拟信号，也可以是数字信号。对输入信号的要求是，其交流有效值通常为140mV～200mV，更大的输入有效值能得到更好的信噪比，但也将占用更大的带宽。通常200mV将产生25kHz的频偏。TTL电平的数字信号输入AudioIn引脚时，必须先降低其电压有效值，这可以通过使用2个串联电阻分压来实现。例如，可以用1个10kΩ和1个1.8kΩ的电阻串联分压，但使用的电阻阻值不能太大，否则会使输入的方波波形产生严重的畸变。③AudioOut为接收信号的输出引脚。当输出模式设置为模拟输出（analog）时，输出信号有效值通常为140mV～180mV的已解调基带信号。当输出模式设置为数字模式（digital）时，输出信号Vp-p为3V左右的数字信号方波。④LNA_ON为低哭声放大器电源控制引脚，低电平有效。在接收时必须置低，能够得到约15dB的增益；在不接收信号时可以关掉，以降低功耗。⑤ANT为天线连接引脚，其输出阻抗为50Ω。⑥RSSI为接收信号强度提示。接收信号从-110dBm变化到-50dBm时，RSSI的电平大约从0.65V变化到1.70V。⑦CLK、DATA和LE为串行编程控制端口，用来实现对WE904芯片的编程控制。以下将详细介绍。

4WE904模块WE915CTX1的编程控制接口

WE904芯片内部有4个控制寄存器，用来对WE904芯片的工作状态进行控制。这4个寄存器分别是参考频率寄存器、发送频率寄存器、接收频率寄存器和模式寄存器。这4个控制寄存器的相应位的功能定义此处不作介绍，读者可以参考W904的芯片资料。对这4个寄存器的写入控制则是通过CLOCK、DATA和LE三个引脚业实现的，分别与模拟WE915CTX1的CLK、DATA和LE相对应，其写入时序如图3所示。

写入的基本过程为：①LE开始时为低电平。②当LE变为高电平后，数据在CLOCK的驱动下开始由DATA引脚移入内部的移位寄存器。数据的移位操作是在CLOCK的上升沿进行的。所以设计接口时通常使时钟CLOCK的下降沿和位边界对齐，这样在CLOCK的上升沿能有效的采样到数据。③在最后一个数据位移入内部移位寄存器后，LE在下一个时钟上升沿之前变低。在LE的下降沿，数据将由内部移位寄存器写入控制寄存器。④数据具体写入4个控制寄存器中的哪一个，是由DATA的最低两位的值来决定的。这两位称为装载控制位（loadcontrolbit）。⑤WE915CTX1要求在CLOCK上升沿到来之前，DATA的数据至少已经保持45ns,所以CLOCK的频率不能太高，建议取10MHz以下。

55402rMcBSP简介

5402是TI公司一款性价比非常优越的通用DSP芯片，有着广泛的应用。它提供有两个McBSP。McBSP是一种全双工的高速同步串行口，可以用来与系统中其它的DSP芯片、编码解码器等进行高速的串行通信。McBSP的操作由DSP芯片中一系列寄存器来控制。图4是McBSP的标准操作时序。无论是发送还是接收的移位操作，都是由帧同步信号FSX或者FSR的上升沿触发的，并且由时钟CLKR或CLKX来同步位边界。从FSX或FSR的上升沿到移位操作开始可以有几个时钟的延迟，图4所示为1个时钟的延迟。这可以由控制寄存器XCR2和RCR2中的相应的位来设定。在每一个帧同步信号之后发送或者接收的数据的位数也在控制寄存器XCR2和RCR2中有相应的设定，图4是McBSP的最简单的操作时序，对一般的应用已经足够，更强大的功能则需要更复杂的设计。

65402与WE904模块的接口设计

在本系统的设计中，图像数据的发送和对WE904模块的编程配置是使用DSP芯片5402的同一个McBSP来完成的。这了使这两个过程互不影响，在设计中还使用了5402的一个I/O引脚XF。图5为接口电路的简单原理，基本原理如下：①在对WE904模块配置期间，XF为高电平，LE的输入决定于McBSP的发送帧同步FSX，而发送时钟CLKX和发送数据线DX分别驱动WE904模块的CLK和DATA。②为了对WE904模块进行配置，McBSP的设置为FSX周期大于24个CLKX的时钟周期，高电平宽度设置为24个CLKX的时钟周期。CLKX在驱动CLK时先反相。这样即可得到与图4大体相同的时序，能够完成对WE904模块的配置。这里给出McBSP各个控制寄存器的参考值：SPCR1=0x0080,SPCR2=0x0262,RCR1=0x0000,SRGR2=0x301f,MCR1=0x0000,MCR2=0x0000,PCR=0x0b02。③在对WE904模块的配置完成后，XF设置为低电平输出，此时LE的输入值恒为高电平，因此，CLK和DATA的输入不会再改变WE904的设置。此时，发送的图像数据从DX串行输出，经分压后输入EW904模块的AudioIn。发送的时钟CLKX从FSR引脚输入。这主要是因为本系统的DSP时钟为100MHz，DSP的时钟经过内部计数器分频后仍然无法从CLKX引脚得到要求的几十kHz的时钟，所要求的时钟必须经过再次分频后（在寄存器FPER中设定分频参数）从FSG得到，而发送帧同步FSX将设置成在数据从DXR拷贝到XSR时自动产生。在模块的配置期间，FSR设置为输入，不会影响CLK的输入值。④XF在与FSX做或运算前经过了一次反相，主要是因为XF在此系统中还同时用于其它结构的控制，在图像的发送期间，要求XF为低电平。

图4

7RS232异步串行通信

本系统采用RS232异步串行通信协议。RS232异步串行通信接口是微机的传统外设接口，特点是使用简单，但速率较低。RS232接口在低速数据传输和工业控制、工业数据采集等方面有着广泛的应用。由于本系统要传输的图像数据已经得到较好的压缩，速率在几十kbps，所以本系统使用RS232串行口进行通信。当不需要握手时，最简单的串口通信只需要3条线即可完成连接，单向通信甚至只需要2条线即可。但是由于RS232串行接口的电平较高（通常为正负4V～12V），不同于通常的TTL电平，所以必须经过必要的电平转换。本系统中使用MAXIM的MAX232完成电平转换。RS232的通信协议的数据格式如图6所示。在每一个字节的传输时，都是以一个起始位开始，以停止位结束（停止位个数可设定）。在停止位前可以加入奇偶校验位，在各个字节之间还可以插入空闲位。起始位为0，停止位为1。空闲位也为1，与停止位有相同的电平。接收串口总线在检测到起始位的下跳沿时开始接收数据。在本系统设计中，由于数据是单向传输，RS232的数据格式直接由McBSP负责构建。之后送入WE904模块的AudioIn调制发送。如果要求双向的数据传输，则可以加上一个异步串行通信的接口芯片来实现，如TI公司的TL16C750。接收方的微机负责串口数据接收。串口接收程序的编写通常有三种：①使用C或汇编语言控制硬件；②使用Windows的API函数；③使用VB提供的Mscomm控件。本系统使用的是VB的Mscomm控件。这种方法比较简单，但是效率稍低，如需要更高效率的程序，可以选择前两种方法。关于串口收发程序编写的资料很多，这里不再详述。

8FSK无线数据传输中低频分量引起的误码

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中图分类号：TP277

目前在视频传输系统领域中，有线视频系统应用广泛，但有很多缺点，只适用于小范围的区域。尤其对于一些特殊的勘探场合，很难布线，因此有线视频传输系统受物理布线的限制无法实现。无线视频传输系统却不受限制，可以克服有线视频传输系统的缺点。同时随着自动化，通信技术的飞速发展，一种以嵌入式系统为主要处理手段的视频无线传输系统的实现已经成为可能。

随着信息技术的发展，市场上出现很多基于嵌入式的有线和无线两种视频传输系统。它们有很多突出的优点：系统提供良好的用户接口，设置了用户权限，只有有权限的用户才能操作或控制该系统；可以用手机浏览网页的方式查看实时视频画面。因此基于嵌入式技术的网络视频传输系统将有很好的发展空间。

1 云台控制视频无线传输系统的硬件结构

设计的系统由两个大模块组合而成：一个是控制摄像头捕捉足够大的视频画面的云台控制器，此部分的设计是本论文的重点；另一个是基于Mini2440开发板的视频无线传输模块，此部分是实现整个系统功能的一个重要辅助工具，也是本系统以后发展、延伸的部分。基于云台的视频无线传输系统中硬件是实现整个系统功能的关键，由以下几个部分构成：云台控制器、视频采集模块、mini2440微处理器、无线传输模块，GSM开关、手机终端模块。

1.1 云台控制器。云台控制器是基于STC12C5A60S2 单片机设计的一个机体结构，通过单片机控制X轴和Y轴方向的两个舵机，一个是X轴方向的旋转，通过延时程序的设置可以以任意速度旋转；Y轴方向的舵机可分三个档位，当X轴舵机旋转一个来回时Y轴方向的舵机才旋转一个档位，如此周而复始地旋转，当X轴旋转6个来回时Y轴舵机的三个档位才能循环一次，如此的程序设计是为了云台上的摄像头能扫描到足够大的视频画面。

1.2 mini2440微处理器。Mini2440是性价比较高的一款开发板。因采用了稳定性特别强的电源芯片供电，再加上专业的复位电路，使得整体的电路板运行非常稳定。其PCB是采用先进的四层板制板技术，布线合理，整个电路板的信号流非常流畅、完整，符合电路信号原理，而且具有很多先进性，支持基本的操作系统，不仅具有极强的视频图像处理功能，还有丰富的硬件资源。

1.3 视频采集模块。数字摄像头可以直接捕捉视频图像，然后传送到计算机里储存或进一步的处理。本文涉及到视频采集模块是一款USB摄像头。

1.4 无线传输模块。本次设计是通过网页浏览的方式将摄像头捕捉到的视频图像经过友善之臂开发板进行处理后经过一个由路由器组建的局域网内实现视频数据无线传输。在本次设计中选择TP-LINK无线路由器作为无线传输模块来搭建本次设计所用到的一个局域网。TP-LINK无线路由器有很多优点，适合于本次设计的视频数据传输要求。

1.5 GSM开关。整个系统中控制摄像头扫描范围的云台控制器是通过单片机控制两个平面的舵机转角来实现摄像头的画面捕捉范围的。云台控制器耗电量比较大，而且长时间运行会缩短舵机的寿命，所以需要一种开关来控制云台控制器的开通与关断，所以对一个GSM开关进行了改装，从而实现了在任何一个位置，任何一个时间都可以控制云台控制器的开通与关断。查看视频画面扫不到的范围时才打开云台控制器运行，否则就关掉，这样不仅节省电能，还能做到延长云台控制器的寿命。

2 云台控制器的设计

2.1 云台机体设计。云台是为了能使其上面搭载的摄像头扫描到的范围更广泛而设计的。它的机械结构一般有两个自由度即可，一般是指在水平方向即X轴和垂直方向即Y轴即可满足要求。

2.2 云台控制电路的设计。云台电路结构如下图1所示，本次云台共用2路舵机，但考虑到某些端口发生故障而影响研究进程，再考虑到节约资源，避免浪费，此主控板可以对以后的扩展有所帮助，所以我预留了20个接口，主控板共有22路舵机接口，并且在云台主控板上预留了其他传感器接口，可以进行一些附加功能的扩展。

图1 云台电路结构

2.3 云台动作程序。程序分两个子程序：一个是单片机初始化子程序，另一个是云台动作规划控制程序。其中云台动作规划控制程序又分两个动作，一个是X轴方向的旋转，通过延时程序的设置可以以任意速度旋转，Y轴方向的舵机可分三个档位，当X轴舵机旋转一个来回时Y轴方向的舵机才旋转一个档位，如此周而复始地旋转，当X轴旋转6个来回时Y轴舵机的三个档位才能循环一次，如此的程序设计是为了云台上的摄像头能扫描到足够大的视频画面。

3 视频无线传输的实现

3.1 视频的无线传输。随着科学技术的不断发展，各种无线设备如同雨后春笋，得到了很广泛的应用。在本次论文设计中我主要采用目前技术比较成熟的无线局域网技术，无线局域网的通信标准是802.11a/b/g。通过无线路由器搭建一个局域网，使用TCP/IP协议再将摄像头采集到的视频数据经过Mini2440开发板处理后通过局域网可以查看到动态的视频画面。

3.2 视频数据压缩处理程序的实现。在本次设计中视频数据的采集及压缩处理程序是Mini2440-bin，可以与本次论文所选用的摄像头驱动程序很好地匹配使用。此程序可实现的是实时视频数据的传输，不需要用大量的存储空间去保存大量的视频数据，这也是本次毕业论文所设计系统区别与监控录像的地方。

然后可以通过智能安卓系统的手机在终端通过浏览网页的方式查看实时的视频画面，同时也通过手机拨通GSM开关的方法来控制云台的开通与关断，即可以用手机查看实时画面的同时也可以灵活的无线控制云台轻松得到自己想要看到的视频画面角度。

3.3 手机查看视频画面。前期的设计和调试工作完成后，就可以通过手机查看系统传输的实时画面。打开手机的浏览器，键入系统的IP地址，可以在手机上显示动态的视频画面，同时还可以通过手机控制云台的开通与关断，从而得到自己想看的画面角度，找好位置后可以通过手机发送指令关掉云台，这样可以节省电能。

4 结论

本次论文设计运用自动控制技术和信息通信技术的一些成熟的技术作为理论依据，成功地完成了基于云台控制的视频无线传输系统的设计工作。因为在设计云台控制器主控板时预留了很多传感器输入，并且主控板还可以控制20路舵机，所以可以在系统上加一个湿度检测传感器，通过湿度检测传感器检测雨点，同时驱动另几路舵机来控制遮雨装置工作，保护整个系统不会受雨水淋湿，这样系统的安装位置就不受环境限制了，不仅可以用在室内，还可以用在户外。如此改装，完善后我们可以将本系统用在实验室，老师可以随时随地查看学生的做实验状况。经过长时间运行测试，系统工作稳定可靠，对于画面运动变化检测灵敏，能够满足一般用途的视频防盗监控的需要。同时系统价格低廉，可以根据不同的应用改变智能监控算法，具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]张秀玲.视频监控系统研究现状与发展趋势[J].工程技术，2011，1（3）：1-2.

[2]张杰.嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[J].科学技术，2010，2（1）：1-2.

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

地铁性能动态调试是列车调试过程中的重要环节，动态调试主要检测地铁车辆的牵引、动力、制动系统[1]。而现有的地铁动态调试测试手段主要是基于列车本身牵引网络系统自带测试软件，即利用列车通信网络中的列车诊断系统接收列车子系统（包括微机控制与非微机控制系统）的状态信息、故障信息，并进行评估、储存，在司机室的显示屏上进行显示[2]。因此其测量准确性无法衡量。为此开发地铁动态试验性能检测及数据分析装置对于列车的安全正常运行具有重要意义。

2.地铁运行状态检测系统建模

地铁动态试验性能检测及数据分析系统对列车运行过程中的速度、加速度、冲击率、闸瓦温度进行检测和分析。通过测速雷达、压力传感器、红外辐射温度等传感器分别测量地铁行驶过程中的速度、制动管路压力、制动器温度等特征量，然后利用无线传输装置将数据发送给由笔记本电脑和系统控制软件构成的系统控制终端，系统分析软件根据采集的数据进行牵引加速度、制动距离、制动减速度、冲击率、静态制动响应时间等状态量的计算，然后进行数据分析，由此完成对车辆运行状态的监测。

2.1用例模型

用例是模型中结构实体的指定功能，它描述了系统的功能需求，将系统看作黑盒，从外部执行者的角度来理解系统[3]。绘制用例图的第一步是确定系统的参与者。分析可知，系统共有三个参与者，即检测人员、管理人员及地铁。检测人员负责对地铁运行状态进行检测，包括速度、加速度、温度、压力的检测，得出检测结果后，在系统初步分析结果的基础上做出检测报告。管理人员负责进行用户管理和设备管理，以保证检测工作的正常进行。地铁是被检测对象的承载体，由各传感器对检测量进行检测。根据系统要实现的目的和任务，建立系统的用例图如图1所示。

系统中的关键用例有：

（1） 自检模块

系统启动时首先进行系统自检以确认检测设备是否有效，自检包括：测试数据采集命令、数据分析命令、数据导出命令能否正确输出，测试DMI（即人机界面，在本系统即为笔记本电脑）显示等。系统自检完成后能够在DMI上显示自检结果。

（2） 数据采集

根据要求选择各种传感器，将其安装在合适的位置。通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。当FIFO中存放的数据到了一定数目时，由ARM7从FIFO中读出，从而达到利用各传感器对相应的特征量进行测量的目的。

（3） 数据传输

监控或控制设备无线网络通信，目前主要采用IEEE802.11 a/b/g WLAN或者Zigbee技术。鉴于Zigbee是一种低耗、低成本且能满足要求的无线串行网络通信技术，本系统采用Zigbee无线传输技术，以CC1110无线soc为核心的无线通信装置进行数据传输。无线传输模块与传感器模块通过串口通信，无线传输模块取得传感器数据后以无线方式将采集到的监测数据发送到数据采集接入点（AP），然后数据采集接入点通过串行方式把数据传输到系统监测终端。

（4） 数据导出

将传感器检测到的数据导出，数据保存为通用格式，可以用EXCEL等第三方软件打开，方便数据分析阶段进行图表分析。

（5） 数据分析

对接收到的检测数据进行计算，根据预先设置好的监测数据阈值，对比采集到的监测数据，做出初步的分析判断，并可根据需要在数据导入EXCEL等第三方软件后进行图表分析。MATLAB在图像处理领域中，功能强大，使用简单，可用于对DMI界面的图像处理；C#可以快速开发可视化界面，数据读取等，用于检测设备测试结果分析界面的搭建[4][5]。在获取检测设备测试的数据之后，需要进行结果的分析与评估时，在C#主程序里通过匿名管道调用MATLAB可执行程序来对数据进行分析和评估。

（6） 数据库

对检测的数据及数据分析过程产生的图表行储存；对测试特征量的阀值进行设定；对用户进行管理等。

2.2类图分析

类图反映了系统中类的静态结构。类图不仅定义系统中的类，还表示类之间的联系，如关联、依赖、聚合等，同时也包括类的内部结构（类的属性和操作）。

检测系统提供显示和操作界面DMI，检测员通过对系统界面进行一系列操作完成检测过程，在此过程中DMI也会为检测员提供检测过程的参考信息。因此围绕DMI进行深入分析具有重要意义，其类图如图2所示。

1.控制的内容包括：

1） 数据采集的启动与停止：包括对速度、加速度、温度、压力等信息的采集进行控制，并将采集到的信息通过无线传输装置发送给控制终端并显示出来。

2） 数据分析的启动与停止：包括将采集的数据导入到EXCEL等第三方软件，并做图表分析。

2.显示的内容包括：

1） 采集数据显示：显示速度值、加速度值、压力值、温度值。

2） 警示信息显示：速度异常显示、加速度异常显示、压力异常显示、温度异常显示。

3） 数据分析结果显示：速度、加速度、温度、压力的分析图表显示。

4） 设备状态信息显示：控制模式、工作模式等信息显示。

2.3检测过程活动图

活动图在用例分析中主要用来描述用户当前完成的工作以及用例实例或对象中的活动[6]，为了更详细地描述用户使用系统的工作过程，我们给出本系统的用户活动图。检测过程建模的主要业务有登录、数据采集、数据分析和数据存储。其活动图如图3所示。

事件流程可以描述如下：

检测人员使用用户名和密码登录系统；

检测人员发出数据采集指令，传感器进行数据采集；

无线传输装置将传感器采集到的数据发送到控制终端进行存储；

控制终端对数据进行计算，并作图表分析；

检测人员根据分析结果整理出检测报告；

检测人员也可再次登陆系统查看上次检测结果。

2.4检测过程序列图

为防止活动图变得过于复杂，数据采集、数据分析等过程都分别被压缩在了一个超级活动里，为了更详尽的描述实例间的消息，现在使用交互图[7]。序列图显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的顺序，同时显示对象之间的交互，检测过程序列图如图4所示。在活动图中已经详细表达清楚的内容在下面的序列图中不再进行赘述，仅从登录成功角度进行描述。

3.结论

本文利用实时UML，通过用例图、类图、活动图、序列图建立了地铁运行状态检测系统的模型，研究表明，为地铁运行状态检测系统构建UML 模型，能够规范系统开发流程、优化软件结构、提高系统开发效率，增强程序可读性和可维护性。该项工作的完成为地铁运行状态检测系统的开发提供了依据。

参考文献

[1]王磊，列车网络控制系统的分析与研究[D]，西南交通大学硕士学位论文，2008，01

[2]李春璞，记者试乘长沙地铁提速停车都“温柔”[N]，长沙晚报，2013-04-11（A8）

[3]GB/T 7928-2003，地铁车辆通用技术条件[S]

[4]李伟，CTCS-3级列控系统车载设备测试平台关键问题研究[D]，北京交通大学硕士学位论文，2008，06

篇6

摘要： 本文利用电能的谐振磁耦合传输原理，设计了一种电能无线传输的电路，给无线鼠标提供工作电源。装置包括发射部分和接收部分，从计算机USB取电，通过高频逆变电路，将直流电转换为高频交流电，通过发射线圈发射出去。接收线圈接收电能，整流滤波后为鼠标供电。

关键词 ： 谐振式磁耦合；无线鼠标；无线传输

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0103-02

基金项目：本文得到嘉兴学院大学生重点创新计划（编号：851714044）的资助。

作者简介：葛彦军（1993-），男，浙江杭州人，嘉兴学院南湖学院电气专业学生，研究方向为电能的无线传输与电气控制。

0 引言

目前，大部分的无线鼠标的电源由电池提供，但电池的使用寿命短，更换频率快，这样会给使用者带来很大的麻烦，且造成环境污染，为了解决这一问题，本文使用谐振式电磁耦合方式，把电能无线传输运用到无线鼠标上，可为鼠标的正常工作提供持续能量。

1 谐振耦合电能无线传输原理

谐振耦合电能传输的原理是利用电磁感应原理实现电能传递，通过谐振耦合能量的方法是使两个线圈发生谐振，使能量从一个线圈传输到另一个线圈，即利用两个LC电路，一个作为电能的发送端，另一个作为电能的接收端，当高频激励信号的频率同发射回路与接收回路的频率相同时，两个LC回路处于谐振工作状态，发射回路的电流值达到最大值，线圈发射的功率最大，接收回路也获得最大功率。

2 系统总体方案

系统总体设计方案如图1中所示，发射部分和接收部分组成了无线电能传输系统。电能无线输电系统包括发射源、发射系统、接收系统、负载等部分，高频逆变电路、线圈组成了发射部分；另一线圈和整流滤波电路组成了接收部分。

电能从计算机中的USB接口获得+5V的电源（DC），通过自激振荡电路产生约100kHz的高频振荡电流，发射线圈将能量以电磁波的形式发射出去，接收线圈将电磁波接收，接收到的电流需要经过整流滤波电路，再有集成稳压芯片构成稳压电路，变换成鼠标工作所需的直流电（3.3V），给鼠标提供电源。由于鼠标工作时要实现自由动作，因此就会改变线圈之间距离，使磁路中存在很大的漏感，很低的耦合系数，这样系统的传输功率会受到限制，从而影响系统的正常工作和工作效率。谐振补偿电路用来消除传输系统中松耦合产生的影响。

3 电路设计与实施

发射端电路由高频调制、L1C1谐振、功率放大器构成。NE555构成振荡频率为100kHz的信号发生器，为发射电路提供激励信号，信号经光电耦合芯片隔离后驱动MOSFET的关断。光电耦合芯片采用HCNR201，其线性度可达0.05%信号带宽可大于1MHz。电路采用IRF540-N场效应管构成桥型逆变电路，同时可将谐振信号进行有效的放大，将信号提供给L1C1并联谐振电路。

接收端电路由L2C2谐振、整流电路、稳压电路构成。整个电路安装在鼠标中，整流电路即将交流电（AC）转化为直流电（DC）的装置，在本设计中采用了体积较小的集成桥式整流芯片MP6S（0.8A）进行整流，整流后经MC34063双极性集成芯片构成BUCK稳压电路，电路输出电压为3.3V。

4 线圈设计与实施

在能量的发射与接收中线圈起重要的作用，试验表明，线圈半径越大，传输距离越大，因此，线圈安要求尽量做的大一些，对于发射线圈，由于和发射电路一起安装在计算机的USB接口，线圈可以大一些，发射线圈用1mm的漆包铜线，绕制半径200mm，匝数10匝。对于接受线圈，由于鼠标内部空间的限制，所绕制的接受线圈应尽可能的小，并要求一定的体积内能输出最大的功率。漆包线直径越大，在相同的体积下匝数就会较少，直径越小，在相同的体积下匝数就会较多。通过实验，在匝数较多的情况下，线圈输出的电压越大，因此，设计中采用了直径为0.15mm的漆包铜线，匝数为6000匝，绕制半径10mm。

由于鼠标在工作中的自由运动，改变了两线圈的距离，影响了电能传输的效率，本设计中采用了并联电容的作为补偿电路以提高传输效率。

5 实验与结论

本设计方案确定后，首先利用PROTUS软件对方案进行了仿真，仿真结果表明了方案的可行性，然后，搭建了实际电路进行了实验测试，实验表明，该电路发射端与接收端相距50CM时，输出端输出电压最大可达8.8V，传输功率可达350MW。传输距离达到1.5米时，输出电压可达到3.5V。本设计完全可以满足无线鼠标的电源供电。

参考文献：

[1]李阳，杨庆新，闫卓.磁耦合谐振式无线电能传输方向性分析与验证[J].电工技术学报，2014，29（2）：197-203.

[2]王玉龙，冷宇.电能无线传输装置的补偿电路研究[J].信息技术，2014（7）：111-116.

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一、前言

越来越多数字电子产品借着新科技提升本身的性能和实力。以目前发展的趋势来看,未来消费性电子产品将有两个重要的发展指标,一是使用蓝牙技术这类开放技术,以无线,局域网络,可携带式设备成为网络体的延伸。另一项则是内存规格的统一,加密以及轻量化应用。

无论您喜不喜欢,“蓝牙计划”这个名词几乎已到了无孔不入的境界,不论是商业财经台还是一般大众电视台,都不只一次以上报导这个计划的进展与新闻,话虽如此,但却很少人了解此计划的原意与来龙去脉,只知道有这样一个计划正如火如荼地进行,且声势浩大、似乎充满无限希望。可预见的,未来与蓝牙计划相关的新闻只会更多,因为计划正一步步实现中。

蓝牙(Bluetooth)简单讲就是一种电信、计算机的无线传输技术。单从字面上很难了解蓝牙是个怎么样的技术,他不像“GSM”一样可以望文生义。简单的说蓝牙是一种无线网络与消费性电子产品之通讯技术,透过无线传输和基频模块构成,其快速响应和跳频系统的特性使无线传输更佳稳定。可以应用在各种电子产品如:笔记型计算机、行动电话、数字相机和其它相类似电子产品等。

二、蓝牙的缘起

蓝牙计划基本上是一个无线传输的计划,不需要透过实质线路,在一定的距离范围内,可以传输可观的资料量,当然这种无线传输并不像行动电话那样数十公里内皆可传达,而是数十至数百公尺内的短距离无线传输。此外可传输的装置不限于手机,只要有装设蓝牙收发模块的装置都可以使用蓝牙传输,眼前的构想即是让其它的行动装置都可以使用蓝牙传输,包括PDA、笔记型计算机、车用装置等等。蓝牙计划的发起,主要是1998年5月,由Ericsson(爱立信,瑞典)、Intel(英特尔,美国)、NOKIA(诺基亚,芬兰)、IBM(国际商务机器,美国)、TOSHIBA(东芝,日本)等五家公司,共同组织一个“特别参与组织(SIG,SpecialInterestGrou)”称为BluetoothSIG,以此组织来制定一套短距离的无线传送、接收的技术规格。

三、浅谈蓝牙技术

蓝牙计划虽是1998年开始,但是蓝牙的技术根基却来自1997年制订完成的无线局域网络通讯协议:IEEE-802.11。

蓝牙基本上也是运用射频(RF)方式进行无线通讯,至于使用的频带范围,则是使用2.45GHz,这个无线电频带是全世界共同开放、不受法令限制的频带,举凡工业、科学、医疗(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波炉等都是使用2.45GHz的频带。

由于这个频带被广泛使用了,那么使用此频带进行通讯,绝对是很容易收到干扰的,因此蓝牙规格被设计成可跳频通讯,能够在一秒钟内进行1,600次的跳频动作,此这样的动作避免其它通讯的干扰。由于每秒1,600次的快速跳频,这也使得蓝牙无线收发的数据封包不能太长,否则不能满足如此频繁的跳频次数,所以蓝牙短封包、快速跳频的特性,也使其无线传输能抗干扰、更稳定通信。

蓝牙规格已经正式公布v1.0版,规格方面算是踏出成熟的第一步,接下来就是商品化、投入实际制造的阶段。而要让蓝牙迅速普及,就是在既有的用途装置上,追加设计蓝牙功能即可,以节省开发时间与成本,为此蓝牙射频模块就成为非常重要的一项零组件。

蓝牙射频模块一方面要够便宜,才可能快速普及,另一方面也要够小巧,才能适用于所有的需求装置上,目前专家推估射频模块的成本必须低于5美元才能普及,而各家公司也正加紧将射频模块设计地更精小、更便宜中。

四、蓝牙技术的应用

蓝牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的无线通讯能力,因此蓝牙技术可以舒缓若干问题,例如可以直接利用蓝牙的高速数据传输率来传输语音,等于是把蓝牙通讯当成无线电话的功能。

另外对于小公司、小环境等,也可以省去布设实质线路的成本,以及后续线路维护的困扰。还有蓝牙可以指定隔绝与通行的通信功能,也等于可以建立无线的LAN环境、小族群通讯环境。

五、蓝牙技术的展望

(一)蓝牙收发话器对健康的好处。由于手机有高功率的电磁波,据报导证实电磁波会对人体造成伤害,所以有了蓝牙,你将可以把一个小小的蓝牙附件装在你的大哥大,然后把收发话器戴在你的耳朵(由于蓝牙应用的是低功率,所以不会对人体有任何伤害)。准备好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里讲电话,不必把电话紧贴的脸,甚至按下收发话器上的按钮就可以直接接听来电。

(二)比一般传统式红外线传输更快,且不用对准两个传输端口成一直线。蓝牙科技在传输方面的好处就是,它能够允许两个装置,在不排成一直线的状态下,还能够以无线的方式传送数据。不像红外线传输最大的缺点是,你必须对准两个传输端口成一直线才有办法传送数据。蓝牙传输甚至无视于墙壁、口袋、或公文包的存在而可以顺利进行。蓝牙的数据传输速度比红外线传输还要快,每秒钟高达1MB。

(三)手表可自动对时间,无线下载Mp3。只要将来手表有内建蓝牙且有Mp3拨放功能,这样一来将可自动设定为标准时间,且可很方便的随时从计算机传输歌曲。

(四)其它还有很多很多,只要现在是要接线的,都有可能会被蓝牙所应用。蓝牙技术一旦普及,相信对通讯方式、产品设计、生活方式等都会有巨幅的冲击,甚至很难想象冲击的程度。不过就现阶段而言,蓝牙可能带来的便利却是可以想象的,各位可以想象家里安装一个蓝牙收发基地台,家中的计算机、电话、传真机都不用实际接线,就可以互通或连外。在公司内外务人员赶时间,只要在蓝牙收发范围内都可以传送数据,例如咖啡厅、车站等都可以。此外仓库的盘点盘查,只要带个PDA,仓库内设有蓝牙基地台,马上可以跟全省各地的仓库进行盘点加总,当然,蓝牙基地台后面有接往Internet,或是以公司专线,或VPN方式连接。另外数字相机拍完的相片,只要接近笔记型计算机就可以回传,省去记忆卡的插拔,既有计算机外设装置也都可以无线化,无线打印机、无线键盘、鼠标、摇杆。还有家中、公司都设有蓝牙基地台,则一支具有蓝牙功能的手机,在家就可以跟居家无线电话一样使用,而且是付居家电话费,在公司则变成自己的办公分机,公司替您付电话费,而在外出时就跟一般行动手机一样使用,这样真正落实一人一机终生用的理想,这种方式也被人称为三合一电话,即是居家、办公、行动电话三者合一。

六、结束语

蓝牙技术一定会飞速发展,但仍然有一些应用的细节问题需要解决,如相邻设备之间为防止信息误传和被截取,必须要用户提前设置对应频段等,严重影响蓝牙技术产品面市的速度。但相信随着一个不断完善的发展过程,蓝牙技术会为我们的未来家居和办公带来不仅仅是方便一点的革命。

参考文献:

[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified(影印本).人民邮电出版社。

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中图分类号TP212 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0213-02

1 基于WiFi的无线传感器网络

1.1 无线传感器网络概述

无线传感器网络（WSN）技术是指将传感器技术、自动控制技术、数据网络传输、储存、处理与分析技术集成的现代信息技术。无线传感器网络是由大量分布式传感器节点组成的面向任务型的自组织网络，主要由存储器、处理器、传感器、无线通讯和电池等硬件组成。

1.2WiFi无线传感器网络

WiFi（Wireless Fidelity）是类似Zigbee的一种WLAN的技术标准，是一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。

事实上WiFi是比Zigbee更早出现的一种技术标准，技术比较成熟，覆盖范围广于Zigbee。另外Zigbee传输速率通常在250Kbps以下，而WiFi速率则可达11Mbps，这是WiFi功耗更大需要外接电源的原因，从而限制了其发展。但是近年来这一缺点利用休眠-唤醒或是能量捕获技术得到了有效解决，所以基于WiFi技术的无线传感器网络正在重新快速发展起来。

2 基于WiFi的无线传感器网络的构建

无线传感器网络的构建主要是指无线网络传感器节点的构建，传感器部分主要负责信息的采集并将其他信号转变为电信号并送给微控制器；微控制器需要接受传感器的信号并进行相应的处理；射频模块负责发送数据，电源模块则为系统的工作提供稳定可靠的能源。

基于单片机的无线传感器产品最大特点即是将微处理模块和RF收发模块集成，一般可通过内部的单片机实现无线射频传输。比如GainSpan公司的GS1010芯片，它内部集成了两块ARM，其中一片用于数据处理，另外一片用于无线传输。GS1010 的APP CPU 对采集到的数据进行处理，随后再将数据进行打包，再通过WLAN CPU 将数据打包成符合IEEE802.11 协议的数据无线发送出去；接收端用符合IEEE802.11b/g 协议的接入点接收无线载波发送过来的数据。

3 基于单片机技术的WiFi产品

嵌入式WiFi产品形式各异，基于单片机设计的WiFi无线产品主要有NPE公司的 WiFi-IT!，GainSpan公司的GS1010，RFM公司的WSN802G等。下面我们将选择这几个具有代表性的产品进行介绍，并对部分产品进行性能测试。

3.1 GS1010芯片简介

3.1.1 GS1010结构

GS1010是一个高度集成、超低功耗WiFi无线片上系统，它包含一个802.11射频前端、媒体控制器（MAC）和基带处理器，片上FLASH 和片上SRAM，两个ARM7 处理器，和丰富的IO 外设。

3.1.2 产品的主要特点

1）体积小：所有资源都集中在一个体积是10mm×10mm×0.85mm的芯片内，极大的节约了PCB的面积；

2）极低功耗：采用休眠-唤醒技术极大降低了传输功耗；

3）高传输速率：数据最高传输速率可达11Mbps；

4）开发简单：使得从有线到无线的技术过渡中，将不再需要重新学习和熟悉ARM单片机的结构/指令系统/编译开发工具和实时操作系统。

3.1.3 GEPS

GS1010所特有的开发环境GEPS使得第三方公司或是用户能够更加系统地开发自己需要实现的功能，为了帮助客户缩短开 发周期， GainSpan还提供了一整套包括SDK、评估平台、开发平台在内的软硬件工具。其软件栈包括了各种I/O驱动和WLAN固件、RTOS、网络栈、系统服务、WLAN和I/O服务模块、各种应用编程接口以及应用软件。GS1010的SDK能够帮助工程师节省大量的时间。 而硬件开发平台则能够支持温度、湿度、光敏、压力、加速度等各种传感器，并预留了客户自选的传感器接口和调试以及程序烧录接口。

3.2 NPE WiFi-IT!

WiFi-IT! 802.11 WLAN module具有自己的开发语言WiFi-IT! Basic，这一开发语言是基于其他基础语言而专门为无线通讯设计的。另外与之配套的开发环境IDE类似于其他普通单片机的开发环境，安装过程简单，用户自己可通过创建工程、编写代码、编译程序和下载调试程序等过程完成软件的设计。

3.3 RFM WSN802G

WSN802G 是由RFM公司在采用GainSpan公司GS1010系列芯片的基础上开发的功能比较具有针对性的产品。其仅有两个可以采集信号的输入接口DIN0和DIN1，一个主要是用于测试，另外一个可供用户直接测量信号。下文将使用DIN1来测试环境温度，用户需要做的即是将温度传感器输出的信号数字化后送入DIN1中，通过本产品自带测试软件WSNConfig.exe配置好无线路由以及芯片的IP地址即可实现测试。

本产品的不足之处是所能同时采集的信号种类较少，因其仅有两个输入接口，另外内部集成的两个ARM并没有物尽其用，因为用户不能自主地开发这一功能。被产品适用对象较为固定，一般不适合欲重新开发更多功能的研发者使用，主要适用于如检测某几个特定环境中的温度变化等比较直观的信息。

4 WSN802G测温系统测试

本设计购买RFM公司的WSN802G芯片，自行设计出一套环境测温系统，本系统利用温度传感器测量温度，传输给WSN802G芯片，经过处理再无线传输至上位机系统。上位机我们是用支持WiFi无线传输的PC机实现的，只要加入无线路由器，动态地给下位机和上位机配置好IP地址，即可实现二者之间的通讯。

我们将传感器置于室温下，测量系统和PC机距离10m左右时得到测试结果如下图所示：

进一步将测试距离增大，或者是经过障碍物，在产品给定条件下测试结果仍然比较精确。

5结论及展望

伴随着关于WiFi技术的一些问题的解解决，基于WiFi的嵌入式微处理器片上系统今年来发展蒸蒸日上，本文在分析构建无线传感器网络主要技术要点之上，详细介绍了几款国外应用较为广泛具有代表性的产品，对比了各类产品要点，并对部分产品进行了性能测试，能够为开发者开发新产品提供一定的依据。

参考文献

[1]郁万里，黄艳秋.基于WiFi 的位移传感器网络节点的软件设计.中国科技论文在线.

[2]宫鹏.无线传感器网络技术环境应用进展[J].遥感学报，2009，7.

[3]徐磊.基于Zigbee的无线传感器网络定位技术研究[D].哈尔滨工程大学，2009，3.

篇9

 

一、引言

道路交通安全事关人民群众的安居乐业，事关经济社会的协调发展，加强道路交通安全工作，保障人民群众的生命和财产安全，是政府以及交管部门一直以来的重点工作。为了彻底改变以往的人工考试模式，提高驾驶员的驾驶技术，降低考试员的劳动强度，同时使考试更加公平、公正。全国各地的车管所及驾驶员培训学校都逐步启用了“机动车驾驶员桩考”系统。

桩考系统的基本原理是通过在考试车上安装信号检测传感器、数据处理系统以及无线发射机，在场地上安装电子吊杆及远红外检测光路等，使得考试过程中各种动态信息可以通过有线和无线两种方式传输到主控制室，这样监考员就可以利用主控计算机显示屏实时监控考试的全部过程。论文参考网。论文参考网。目前，整个考试过程已经全部实现自动化控制，并且最后可以将考生的考试结果存档、打印。但是，通过实际调研发现所采用的各种桩考系统仍普遍存在着以下缺陷：

1．系统功能单一，运行速度较慢

2．抗干扰能力较差，无线传输时容量出现误码现象。

3．模拟（场地考车）跟踪显示界面单一，跟踪速度较慢。

4．红外光路在恶劣天气（大雾、风沙）时接收灵敏度下降。

5．单机版，不能全国联网。

由于科学技术的进步，无线传输技术、信号采集及处理技术、传感技术都有了长足发展，集成电路的多功能、抗干扰等也都有了很大提高， 因此有必要对传统的“机动车驾驶员桩考”系统进行改进，使考试系统更加完善。本文就此提出一种新型的计算机驾驶员桩考系统的设计方法。

二、系统总体设计

（一）基本功能

根据我国《机动车驾驶员考试管理办法》有关科目二考试（桩考）的规定。方案拟采用计算机监控管理、单片机实时检测处理、集成数字电路、进口无线通信和红外线报警设备，结合机电一体化等高新技术。由主监控仪及车载分机实时采集考车、桩杆、库线等信号，经过计算机分析判断，在监视屏上真实模拟、跟踪考车进行状况，同时对桩考过程中出现的：

1．不按规定路线、顺序行驶；

2．碰擦桩杆；

3．车身出线；

4．移库不入；

5．中途停车(两次)；

6．发动机熄火；

等犯规动作进行自动监测和管理，对以上所有犯规动作，系统可以进行自动报警，并在驾驶员考试记录表上打印结果。监考人员只需通过监视器就可以在室内全面了解场地桩考情况，同时，考生通过语音提示可以了解考试结果及犯规种类。另外，计算机系统可对考生的情况进行存储，综合查询，对桩考结果进行综合统计查询。

该系统从功能上大致划分为考试监控、考生信息查询、考试统计查询及系统参数设置四个模块。各功能模块的具体功能如图1所示。

图1 系统功能图

（二）基本组成

为了实现系统设计的基本功能，新型的计算机驾驶员桩考系统主要由主控制室、场地、考车三个组成部分。如图2所示。

1．主控制室

由专用计算机，打印机，桩考监控仪，交换机，无线通信机，电源等构成。

2．场地

（1）越库线红外监测装置

场地由对射式红外线发射、接收器形成对大型车和小型车的桩考库线报警和移库状态判断系统，它用来检测车身越线、移库不入行进路线出错等犯规项目。

（2）碰杆电子报警系统

场地安装固定龙门架， 悬挂可以360度任意碰撞、自动归位的电磁吊杆，构成考车碰、檫杆自动检测报警系统。它用来监测碰杆犯规项目。场地系统的电平信号通过电缆各自直接地连接到控制室的系统监控仪上。

3.考车

采用专用考车，在考车上安装检测前进、后退、停车、熄火等传感器及考车信号监测仪， 考车监测系统实时监测考车运行状况,将检测信号进行分析、处理后通过无线通讯方式传输到主控室。

图2 系统组成图

（三）拟达到的技术指标

1．软件系统功能增强，人机界面友好，操作智能化，

2．软件可在不同操作系统下运行。

3．监控室中仪器（计算机系统、主机系统），可适应温度为-10℃～40℃。要求室内保持清洁、干燥以及电压稳定（220±20V）。

4．场地桩杆、吊架、红外线装置等均采用防风、防水、防冻、耐高温等措施，能适应我国各地的高温、高寒天气情况（-35℃～60℃）。

5．红外发射、接受设备可全天候工作，不受任何恶劣天气（大雾、风沙）的影响。

6．考车信号监控系统芯片及传感器均采用进口元器件,温度系数可达到-40℃～70℃。论文参考网。

7．建立远程网络数据库，与公安部联网，实现异地查询考生档案，信息共享。

三、系统应用前景

所设计的新型计算机驾驶员桩考系统在软件、硬件方面都将采用当今最先进和主流的技术及进口传感器件，使软件功能更强大，速度更快，图像可实时跟踪考车行车轨迹，运用无线传输自动判断考车熄火，远红外幕墙检测考车碰线、出库，计算机自动判断并语音提示，彻底排除了人为因素。场地硬件部分可灵活组合成单库、双库（大库套小库），节约场地，可适合不同用户的需要。同时，该系统技术先进，主控计算机可以实现高速图象跟踪、自动变库，完全符合公安部的考试要求，因此将会有很强的市场竞争力。

目前市场上正在使用的桩考系统基本上都处于更新换代的时期，而随着经济的不断发展和人民生活水平的提高，买车、学车的人越来越多，新的驾校及驾驶员培训基地不断建立，新型的计算机驾驶员桩考系统的研制成功必将会有先入为主的优势和广阔的市场空间。

参考文献：

[1]黄爱民,陈万里. 机动车辆自动识别系统[J]国防科技大学学报, 1998,(05) .

[2]王未央,黄皎,梁长河,范新南. 基于实时数据采集的驾驶桩考系统的实现[J]计算机应用, 2000,(11) .

[3]刘晓冬,苏光大,周全,田超. 一种可视化智能户外监控系统[J]中国图象图形学报, 2000,(12) .

[4]公安部公开征求对《中华人民共和国机动车驾驶证登记办法》《中华人民共和国机动车驾驶员考试办法》(征求意见稿)的意见[J].道路交通管理, 2003,(01)

[5] 孙步战. 驾驶培训综合库教学操作要领依据的研究[J].教育与职业, 2006,(32)

篇10

气象数据的获得非常重要，因为气象与人们的生活密切相关，同时也直接影响着铁路、航空、农业、工业、等各个行业的发展。如今，在国内主要根据人工观察收集气象资料不能满足无缝预报服务的要求由于观察衰老缓慢，密度小。在这种人的生存是一个主要的问题的条件下是不现实的建立载人气象站，这些区域是戈壁、沙漠、天山、沼泽和其他偏远地区。自动气象站是根据需要直接或通过制定站观测数据转换成代码的一种形式通过仪器自动观测和发送或记录观测数据，在当前无线电通信技术迅猛发展的形势下，有线传输因其发展时间长，技术相对成熟而成为相对更为广泛的铺设方式。当然，无线传输凭借着其独特的优势，在通信传输领域也迅速的形成了自己的一席之地。有线电视传输网络有以下缺点，布线成本高，施工困难和不利的维护和机会是有限，特别是在偏远地区人烟稀少的缺陷是更重要的。

1 国内外研究现状及发展趋势

当前，国内主要的气象站组成方式大多相同，由传感设备、变换装置、电源组成，结合数据处理功能，资料发送单元等，共同构成一个有机的整体，进行无人化信息接收和整合。通过电子设备或计算机控制，自动进行气象观测和资料收集传输的气象站。利用计算机装置或电子装备对其自动进行气象资料收集整理和气象观测。如今国内外有很多制造商自动站、它们传输通过计算机，并且使用卫星通讯有线或无线传输方式在传输的过程中它们使用计算机，卫星通讯或是一些无线传输方式。有些地区通过无线传输方式来研究工业控制计算，目的是：解决自动站数据的不便直接到工业控制计算机，运用有线或无线方式引入到远程计算机。来解决数据在传输过程中的不方便直接运用到工业控制计算机，通过无线或是有线方式引入到远程计算机。在10年期间，自动气象站不断壮大，并应用在很多方面，它取决于许多因素，其中技术因素，它发挥着显赫的的作用，包括微型计算机、通信、传感器等技术的发展和应用，在各行各业都可以看到自动气象站的身影，其中它的技术因素发挥着重要的作用，该其包括传感装置，通讯工具，微型计算机等发展和应用。提供了良好的技术基础在改善性能的自动气象站技术的方面，特别是微处理器和通信技术，简化了数据传输的日益成熟并且降低了成本，提高了效率和准确的数据准确，高效的传输同时，实现自动气象站的功能。

2 GPRS的数据传输的特点及基本构架

2.1 GPRS的数据传输特点

GPRS是欧洲通信标准协会定义的一种能够在GSM网络上提供真正的无线分组服务的方法，是第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术。

GPRS网络解决了GSM网络低汇率、电路故障和穷人的资源利用率，充分利用现有的GSM网络资源，来提高传输速率。GSM网络数据传输速率低于9.6KBI/S，最大的GPRS网络理论可以提供171.2Kb的传输速度。GPRS网络访问时间是短暂的同时，能提供及时快速的连接，可以提高工作的效率。GPRS网络与四个不同的Qos的不同的服务有不同的优先级和可靠性标准和数据速率，延迟，可以选择根据实际灵活的服务质量参数为用户提供服务，所以最好能支持频繁爆发，少量的数据服务。用户可以随机和移动你的网络点，实现无处不在的通信。

GPRS采用分组交换技术，高效传渝高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用。定义新的GPRS无线信道，并且分配方式十分灵活。

2.2 系统的构成与结构设计

气象自动站采用的网络结构是星型结构，每个站点的资料直接传输到中心站服务器，服务器既接公网，又接气象局内部网络。每个补丁通过无线网络连接到数据中心服务器或车站计算机，站通过气象局计算机内部网络连接到数据中心服务器。自动气象站网络设备结构图，每个环节通过数据连接或通过气象局计算机内部连接数据如图1数据中心服务器（省级）。

（1）小站数据直接通过网络数据传输到数据中心服务器小站数据可以由网络数据直接到数据中心服务器进行处理，其次还可以通过网络到当地的信息管理再通过有线或是无线传输到数据的中心服务器。

（2）GPRS气象数据传输流程。这个系统的设计气象数据采集、气象仪器测量的气象数据，该系统设计的目的是：气象数据的收集和整理以及通过气象仪器来收集气象数据收集器和气象传感器传递信号，电源提供的太阳能收集器，因此解决远程供电问题，无人区域。具体情况如图2所示。

气象数据的系统是第一个收集的气象传感器脉冲或电压和电流信号。定量收集器在模拟数据采样和转换成数字或字符信号。停止接收系统将字符和数字，生成文档，软件显示气象信息的查询。气象信息采集完成气象传感器、数据传输过程图如图3所示。

3 结束语

伴随着极速发展的无线通信技术，它运用在生活各个方面。根据使用无线通信技术的新颖优点和自动气象站的发展，提出没有义务自动气象站的偏远地区。这个想法可以应用于很多行业。论文的基本目的是建立自动气象站系统。主题通过分析在结构设计、硬件设计、通信协议的软件设计方面的研究，产品研究，收集一些重要的信息，来实现无人区域的气象的收集和传输，来提供准确的天气信息。解决在无人看守气象收集数据传输中遇到的各种棘手的问题，来提供一个较好的解决方案，对准确预测，报告天气提供一些有用的帮助。该论文从初步研究主题到整体设计，每个函数的具体实现和调试经历了艰苦努力，希望对气象信息的收集，整理，预测提供有意义的建议。

参考文献

[1]刘迎春，叶湘著.传感器原理与设计[M].长沙：国防科技大学出版社，1991.

[2]王云章编著.电阻应变式传感器的应用技术[M].北京：中国计量出版社，1991.5.

[3]陈德池编著.传感器及其应用[M].北京：中国铁道出版社，1993.11.

[4]李金将著.无线通信与网络[M].电子工业出版社，2004.

[5]周金萍，唐伶俐.无线通信技术[M].北京：科学出版社，2004.

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