一種工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)嵌入式網(wǎng)關(guān)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是具有高實(shí)時(shí)性、高可靠性的一類無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能以較低的投資成本獲取工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的重要控制參數(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控和管理。工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)極大地提高了生產(chǎn)效率，將工業(yè)領(lǐng)域帶入了全新發(fā)展階段。而工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）之間的中樞，負(fù)責(zé)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和處理。隨著研究的深入，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂啤r(shí)間同步、定位技術(shù)、資源分配等核心問(wèn)題都處在研究熱潮中。本文通過(guò)

2、對(duì)一種系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種具有節(jié)點(diǎn)自動(dòng)定位功能的低成本、低功耗工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。此外，網(wǎng)關(guān)還具有資源分配、拓?fù)渖梢约皶r(shí)間同步等核心功能，資源分配功能可以提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸效率；拓?fù)渖晒δ芸梢孕纬刹煌酚尚畔?，改善鏈路質(zhì)量；時(shí)間同步功能是保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)正常工作的前提。
　　論文首先根據(jù)項(xiàng)目需求，針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控中心三部分，對(duì)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了整體的功能研究，明確了該工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)總體方案，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通

3、信、協(xié)議轉(zhuǎn)換以及定位功能為主的網(wǎng)絡(luò)管理功能，此外搭建嵌入式網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
　　然后對(duì)網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)和選取。網(wǎng)關(guān)硬件采用了基于Cortex-A8核心處理器的REAL210 V6.2嵌入式開(kāi)發(fā)板，ARM芯片處理器相較于51系列單片機(jī)芯片具有更高的數(shù)據(jù)處理速度和功能支持。傳感器節(jié)點(diǎn)采用了STM32F103C8T6微處理器，STM32系列是專為高性能、低成本、低功耗的嵌入式開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的ARM Cortex-0內(nèi)核。
　

4、　緊接著研究和設(shè)計(jì)了以節(jié)點(diǎn)定位功能為主的網(wǎng)絡(luò)管理功能，包括工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步、拓?fù)渖?、資源分配以及節(jié)點(diǎn)定位等功能。
　　最后對(duì)網(wǎng)關(guān)核心功能進(jìn)行了測(cè)試。重點(diǎn)測(cè)試了節(jié)點(diǎn)定位功能，包括不同節(jié)點(diǎn)距離層級(jí)模型定位、分層步距、通信信號(hào)干擾以及節(jié)點(diǎn)分布情況等對(duì)定位功能的影響；此外還測(cè)試了同步方案的精度、拓?fù)渖梢约百Y源分配功能。測(cè)試驗(yàn)證了網(wǎng)關(guān)相關(guān)功能的有效性和其低功耗、低成本的特性，可以廣泛地應(yīng)用在設(shè)備定位或現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合，如工業(yè)生