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农田信息反演系统中无线通信设计与实现及测距研究

作　者: 郭甜
导　师: 汪文勇
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 精细农业 无线传感器网络 Zigbee GPRS 无线通信 链路质量指示值(LQI)
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


作为目前农业发展的前景产业,精准农业充分利用信息化的优势,将农业生产和信息技术相结合,改善了现有农业生产方式,提高了农产品产量。实施精细农业的基础是采集农田作物生长的环境参数,为正确处理和决策提供了必要可靠的数据。本论文依托于“基于CNGI的星陆双基遥感农田信息协同反演系统示范应用”项目--将地面监测与卫星遥感相结合,建立反演模型。本论文实现了其中无线传感器网络地面监测子系统的无线通信设计和实现,数据采集,以及该平台下节点间信号测距研究及实验。本文首先分析了当前精准农业的国内外研究现状,以及本系统所应用到的主要技术无线传感器网络技术和GSM/GPRS技术。然后介绍了整个项目的组成结构,并指出本文所实现的子系统在该项目中的重要地位,重点说明了本系统的软件设计和硬件构成。随后,作为本文的重点,介绍了本系统中无线通信的组成部分和实现方式:远距离通信使用了GSM/GPRS技术,近距离通信则使用了Zigbee技术。长距离节点要实现两部分通信功能,因此在Zigbee协议栈的应用层进行开发,添加远距离通信中所使用的相关任务和事件。并着重介绍了远距离通信的实现过程,以及其使用到的AT指令。作为本文的重点之一,还介绍了该系统中数据采集相关内容,主要包含了数据采集模式的方案设计,控制采集数据使用到的控制命令的设计,以及错误处理。还包含了数据上传的格式和为了容错处理进行采集节点上数据存储的方案,并给出了整个数据采集结果的展示。作为节点定位的前提,测距研究及实验也是本文的一个重要组成部分。在节点的开发平台下,使用了LQI进行测距实验。与RSSI相比作为一个新的有关链路质量的参数LQI,对其研究还处于不尽完善的地方,为此,本文进行了大量的实验测试LQI与距离之间的关系,并给出了影响LQI的多种因素,同时还拟合出了一定条件下LQI与距离关系的曲线。简单的LQI测距效果并不如预测结果,为此要在下一步的研究工作中,应提出相应的算法,用以修正测距值,并实现相应的定位。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 主要技术简介  11-14
    1.2.1 无线传感器网络简介  11-12
    1.2.2 GSM/GPRS 简介  12-14
  1.3 国内外研究状况  14-16
    1.3.1 国际发展情况与技术发展趋势  14-15
    1.3.2 我国精准农业总体发展及技术准备情况  15-16
  1.4 课题研究意义  16-17
  1.5 论文研究内容与文章结构  17-18
第二章 星陆双基农田信息系统  18-27
  2.1 星陆双基农田信息系统框架  18-21
  2.2 地面监测子系统  21-26
    2.2.1 系统概述  21-22
    2.2.2 节点软件设计  22-24
    2.2.3 节点硬件模块构成  24-26
    2.2.4 监控中心设计  26
  2.3 本章小结  26-27
第三章 无线通信设计与实现  27-56
  3.1 无线通信设计  27-28
  3.2 ZIGBEE 协议栈  28-36
    3.2.1 ZDO 任务及ZDO 状态机  31-34
    3.2.2 ZIGBEE 协议栈应用层开发  34-36
  3.3 基于 GPRS/GSM 的远距离通信实现  36-55
    3.3.1 串口通信  37-39
    3.3.2 SIM300C 模块的初始化  39-46
    3.3.3 发送SMS 和GPRS 数据  46-54
    3.3.4 实验结果展示  54-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 数据采集及命令控制  56-69
  4.1 采集模式及方案设计  56-57
  4.2 控制命令设计及错误表  57-60
    4.2.1 控制命令格式  57-60
    4.2.2 错误表  60
  4.3 传感器类型  60-63
  4.4 数据上传和存储  63-66
    4.4.1 数据上传格式  63-65
    4.4.2 数据存储方案及格式  65-66
  4.5 监控中心数据展示  66-68
  4.6 本章小结  68-69
第五章 LQI测距研究与实验  69-75
  5.1 节点定位简介  69-70
  5.2 RSSI与LQI  70-71
  5.3 LQI测距实验比较  71-74
  5.4 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间的科研成果  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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