一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式網(wǎng)關(guān)的研究與實現(xiàn).pdf

1、工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是具有高實時性、高可靠性的一類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能以較低的投資成本獲取工業(yè)現(xiàn)場的重要控制參數(shù)和實時數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)流程進行監(jiān)控和管理。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)在降低生產(chǎn)成本的同時極大地提高了生產(chǎn)效率，將工業(yè)領(lǐng)域帶入了全新發(fā)展階段。而工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)作為無線網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）之間的中樞，負責工業(yè)現(xiàn)場數(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)拓撲控制、時間同步、定位技術(shù)、資源分配等核心問題都處在研究熱潮中。本文通過

2、對一種系統(tǒng)的研究，設(shè)計實現(xiàn)了一種具有節(jié)點自動定位功能的低成本、低功耗工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。此外，網(wǎng)關(guān)還具有資源分配、拓撲生成以及時間同步等核心功能，資源分配功能可以提高無線網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸效率；拓撲生成功能可以形成不同路由信息，改善鏈路質(zhì)量；時間同步功能是保證無線網(wǎng)絡(luò)正常工作的前提。
　　論文首先根據(jù)項目需求，針對無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)以及遠程監(jiān)控中心三部分，對工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)進行了整體的功能研究，明確了該工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)總體方案，實現(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)開發(fā)平臺。
　　然后對網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點的硬件進行設(shè)計和選取。網(wǎng)關(guān)硬件采用了基于Cortex-A8核心處理器的REAL210 V6.2嵌入式開發(fā)板，ARM芯片處理器相較于51系列單片機芯片具有更高的數(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、低功耗的嵌入式開發(fā)設(shè)計的ARM Cortex-0內(nèi)核。
　

4、　緊接著研究和設(shè)計了以節(jié)點定位功能為主的網(wǎng)絡(luò)管理功能，包括工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)時間同步、拓撲生成、資源分配以及節(jié)點定位等功能。
　　最后對網(wǎng)關(guān)核心功能進行了測試。重點測試了節(jié)點定位功能，包括不同節(jié)點距離層級模型定位、分層步距、通信信號干擾以及節(jié)點分布情況等對定位功能的影響；此外還測試了同步方案的精度、拓撲生成以及資源分配功能。測試驗證了網(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)場數(shù)據(jù)采集監(jiān)測等場合，如工業(yè)生