無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及方向回溯天線.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、軍事、安全、醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等方而嶄露頭角，并逐漸從實驗室研究走向大規(guī)模的實際應(yīng)用階段。在這一過程中，還存在許多問題，本論文主要解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用中的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸問題。 本文結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r和我國的國情，選擇了經(jīng)由GPRS傳輸?shù)腡CP/IP方式作為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕侄?，通過分析匯聚節(jié)點上ATme

2、ga128單片機(jī)的USART寄存器和GPRS模塊與外部設(shè)備進(jìn)行通信的AT指令，編寫了串口初始化以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颍瑢崿F(xiàn)了數(shù)據(jù)從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)到監(jiān)測中心服務(wù)器的遠(yuǎn)程傳輸。 然而，由于基站和GPRS模塊上天線的通信距離不等，尤其是貼片天線增益較小使節(jié)點的布置受限。為了在不增加發(fā)射功率的情況下，滿足野外監(jiān)測應(yīng)用中對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大面積、遠(yuǎn)距離的要求，從電路分析、仿真模擬等方面著重研究了工作在GSM900MHz頻段的方向回溯天線的設(shè)計。

3、首先，仿真了角饋雙極化天線，分析了介質(zhì)厚度、介質(zhì)板介電常數(shù)對天線性能的影響，采用在貼片上開縫的方式，使發(fā)送和接收端口分別工作在上行和下行頻段，解決了帶寬不夠的問題；然后，設(shè)計了相位共軛電路，對其中的微帶耦合濾波器和功分器進(jìn)行了仿真與分析，結(jié)果顯示，各部分都能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計指標(biāo)。 此外，考慮到GPRS模塊耗電量較大且處于無基礎(chǔ)設(shè)施的野外環(huán)境，故采用太陽能電池板為匯聚節(jié)點和GPRS模塊設(shè)計了光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行可持續(xù)性供電。 綜

4、上，本文在充分利用現(xiàn)有技術(shù)和資源的前提下，采用了經(jīng)由GPRS的TCP/IP傳輸方式，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從理論到實際應(yīng)用邁出了重要的一步。所設(shè)計的方向回溯天線由于能自動跟蹤來波方向，不需要來波方向的先驗知識和復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法，降低了對匯聚節(jié)點性能的要求、減輕了匯聚節(jié)點的負(fù)擔(dān)，在不增加GPRS射頻模塊發(fā)射能量的情況下，增加了匯聚節(jié)點與基站之間的通信距離，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性；同時也降低了信號被未知第三者截