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道路交通监测无线传感网络通信协议的研究
作 者: 李少敏
导 师: 刘小英
学 校: 华中科技大学
专 业: 光电信息工程
关键词: 无线传感网络 ZigBee路由协议 OPNET仿真 道路交通监测
分类号: TP212.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 29次
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内容摘要
我国汽车产业和交通事业的快速发展,车辆的普及化,以及无线传感器网络的迅速发展,对车辆性能的监测提出了更高的要求。本论文在基于宁波中科院设计开发的GAINSJ软硬件开发平台上,采用ZigBee通信协议,研制了应用于道路交通参数监测的无线传感网络系统。ZigBee技术是一组基于IEEE批准的802.15.4无线标准技术。目前,市面上有名的802.15.4家族协议还有无线局域网WiFi、蓝牙和一些专用标准。与这些标准相比,ZigBee具有数据传输速率低、功耗低、动态组网、自由路由等特点。论文对IEEE 80.2.15.4/.ZigBee协议进行了介绍,阐述了ZigBee协议网络层功能的实现,设备类型和网络拓扑结构,论述了ZigBee网络的路由选择机制。利用OPNET仿真软件,对ZigBee协议进行仿真。针对ZigBee网络中节点传输数据的时延,网络通信性能和质量,以及ZigBee网络节点的扩展性进行模拟,对ZigBee协议的路由选择机制和自组网性能进行探讨,验证了ZigBee技术时延短,自组网性能强,协议简单以及高度扩充性的特点,同时提出OPNET仿真工具里封装的ZigBee模块的不足与限制。在GAINSJ软硬件开发平台上,设计了简单可行的道路交通监测系统。讨论了网络层和应用层的协议栈实现,完成网络节点通信和数据发送,实现了网络的组建和动态维护。通过外场车速测试,初步验证了监测系统的可行性,具有较强的应用价值。通过测量传感器节点在不同环境下的有效传输距离,对ZigBee在实际应用中的传输性能进行分析,指出ZigBee技术在有障碍物阻隔时不能保持良好的传输性能,并对此初步提出解决的办法。最后对所做的工作进行总结,提出不足并对下一步的工作提出展望。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 1 绪论 8-11 1.1 无线传感网络综述 8 1.2 国内外无线传感网络及应用研究现状 8-9 1.3 交通监测系统现状 9-10 1.4 研究内容 10-11 2 道路交通监测无线传感网络系统组成 11-18 2.1 系统硬件组成 11-14 2.2 系统软件设计 14-17 2.3 本章小结 17-18 3 道路交通监测系统协议及组网设计 18-27 3.1 IEEE 802.15.4 18-19 3.2 ZigBee 标准 19-22 3.3 ZigBee 网络通信实现 22-26 3.4 本章小结 26-27 4 ZigBee 组网方案的模拟和优化 27-43 4.1 网络仿真 27 4.2 仿真工具OPNET 27-28 4.3 仿真目的 28-41 4.4 本章小结 41-43 5 系统组网测试与结果分析 43-52 5.1 数据采集与通信实现 43-47 5.2 数据传输测试 47-51 5.3 本章小结 51-52 6 结论 52-54 6.1 论文总结 52 6.2 不足和展望 52-54 致谢 54-55 参考文献 55-57
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器 > 传感器的应用
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