Zigbee技術(shù)在機械振動信號監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、如今伴隨著Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越引起了人們的普遍關(guān)注。Zigbee作為一種嶄新的2．4G無線局域網(wǎng)通訊技術(shù)，具有低復(fù)雜度，低速率，低功耗和低成本等特點。本文將微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)與Zigbee技術(shù)相融合，設(shè)計并初步實現(xiàn)了一套專用于機械振動信號監(jiān)測和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。 本文首先簡要介紹了MEMS技術(shù)和Zigbee技術(shù)的特點，然后給出了系統(tǒng)的詳細軟硬件設(shè)計方案。該系統(tǒng)硬件上

2、由數(shù)據(jù)采集模塊，Zigbee端節(jié)點射頻模塊，Zigbee中繼節(jié)點射頻模塊和嵌入式網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。在此硬件基礎(chǔ)之上，使用基于TinyOS操作系統(tǒng)的NesC語言對節(jié)點應(yīng)用程序進行編寫，使用通訊原語剖析了現(xiàn)有的Zigbee通訊協(xié)議，移植協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層的部分功能，構(gòu)建了基于Zigbee技術(shù)的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可靠地把MEMS加速度傳感器輸出的振動信號無線匯聚到嵌入式網(wǎng)關(guān)中進行數(shù)據(jù)處理和分析。此外，為了進一步降低網(wǎng)絡(luò)的整體功耗，本文在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中

3、繼節(jié)點中還使用自適應(yīng)加權(quán)融合算法對網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，減少網(wǎng)絡(luò)中的無線數(shù)據(jù)通訊量。 Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間嚴格的時間同步是網(wǎng)絡(luò)保持低功耗特性的前提條件，本文提出并實現(xiàn)了一種改進的泛洪時間同步算法（FTSP）用于保證各個節(jié)點與網(wǎng)關(guān)節(jié)點間的時間同步，同時補償了因由于節(jié)點上晶振的時鐘漂移而產(chǎn)生的時間同步誤差，大大提高了節(jié)點間的時間同步精度。 最后在以上設(shè)計的基礎(chǔ)上給出了系統(tǒng)的性能測試結(jié)果，證明了該系統(tǒng)達到了基本的設(shè)計要