基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)的研制

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)(xtng)的研制目錄(ml)摘要(zhiyo).IABSTRACT.II第一章 緒論(xln). 11.1 引言(ynyn). 11.2 課題的來源和意義 . 11.3 國內(nèi)外驅(qū)鳥和相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢 . 21.3.1 國內(nèi)外驅(qū)鳥的現(xiàn)狀以及問題 . 21.3.2 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢 . 31.4 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn) . 31.4.1 本文的主要研究內(nèi)容 . 41.4.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn) . 4第二章 智能化機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù). 52.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2、. 52.1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述. 52.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與開展 . 52.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 . 52.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) . 62.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wnglu)技術(shù) . 72.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wnglu)概述 . 72.2.2 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)(wnglu). 82.2.3 短波(dunb)網(wǎng)絡(luò). 82.3 嵌入式系統(tǒng)(xtng). 92.3.1 嵌入式系統(tǒng)概述 . 92.3.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) . 102.3.3 嵌入式微處理器介紹 .112.3.4 嵌入式系統(tǒng)開發(fā) . 122.4 調(diào)頻技術(shù). 13第三章 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì). 163.1 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的總體構(gòu)成

3、 . 163.1.1 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?. 173.1.2 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊介紹 . 183.1.3 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)改良設(shè)計(jì) . 193.2 傳感器信息采集節(jié)點(diǎn)改良設(shè)計(jì) . 213.2.1 傳感器信息采集節(jié)點(diǎn) CPU 介紹 . 213.2.2 傳感器信息采集節(jié)點(diǎn)整體架構(gòu) . 223.2.3 硬件外圍電路設(shè)計(jì) . 233.3 傳感器信息采集(cij)節(jié)點(diǎn)嵌入式軟件開發(fā) . 283.3.1 嵌入式開發(fā)環(huán)境(hunjng)的搭建 . 293.3.2 程序的開發(fā)(kif)編譯 . 31第四章 智能(zh nn)驅(qū)鳥機(jī)器人和智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮. 344.1 智能(zh nn)驅(qū)鳥機(jī)

4、器人總體構(gòu)成 . 344.2 智能驅(qū)鳥機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì) . 354.2.1 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人電源電路設(shè)計(jì) . 354.2.2 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人通信下載電路設(shè)計(jì) . 364.2.3 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) . 374.2.4 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人 SD 卡驅(qū)鳥聲音存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) . 384.2.5 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人音頻解碼放音電路設(shè)計(jì) . 394.2.6 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人報(bào)警檢測電路設(shè)計(jì) . 404.3 智能驅(qū)鳥機(jī)器人的軟件設(shè)計(jì) . 404.3.1 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人控制板整體程序架構(gòu) . 414.3.2 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人控制板通信解析程序 . 424.3.3 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人控制板液晶驅(qū)

5、動(dòng)程序 . 434.3.4 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人控制板 SD 卡讀寫程序 . 444.4 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮. 454.4.1 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮整體架構(gòu) . 464.4.2 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮實(shí)現(xiàn) . 47第五章 總結(jié)(zngji)與展望. 485.1 本文(bnwn)所做的工作. 485.2 下一步(y b)要做的工作 . 48參考文獻(xiàn). 50已發(fā)表(fbio)學(xué)術(shù)論文. 52專利(zhunl). 52參加科研工程工程. 52致謝. 53I基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)的研制摘要隨著航空事業(yè)的快速開展，航空災(zāi)難帶來的危害和損失越來越引起人們的注意。航空災(zāi)難中很大的比例是在飛機(jī)起飛和降落的時(shí)候發(fā)生的，而在這種類型

6、的航空災(zāi)難中主要原因是由于鳥撞飛機(jī)造成的，為防止鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，機(jī)場驅(qū)鳥成為航空業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)，也成為一個(gè)世界性的難題。本文所研究的驅(qū)鳥系統(tǒng)解決了機(jī)場驅(qū)鳥工作的盲目性，實(shí)現(xiàn)了機(jī)場驅(qū)鳥的高效性、規(guī)范性，提高了機(jī)場驅(qū)鳥技術(shù)的自動(dòng)化和智能化水平。本文首先對(duì)該工程濟(jì)南空軍后勤部機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)中的鳥情信息采集管理系統(tǒng)使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，并提出了解決方案，主要針對(duì)解決以下問題：缺乏驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)設(shè)備，沒有做到有效解除鳥情，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏穩(wěn)定性，鳥情采集設(shè)備智能性缺乏，同時(shí)研制了聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥機(jī)器人和誘導(dǎo)式調(diào)頻廣播聲驅(qū)炮。本文的主要工作有：1研制了驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)設(shè)備主要包括智能化驅(qū)鳥機(jī)器人和誘導(dǎo)式聯(lián)動(dòng)聲驅(qū)炮。

7、驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)設(shè)備的驅(qū)鳥動(dòng)作和機(jī)場鳥情直接相關(guān)，解決了機(jī)場驅(qū)鳥的盲目性。2對(duì)一期(y q)工程(gngchng)中的機(jī)場無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)中的中繼站、主站進(jìn)行(jnxng)了改造設(shè)計(jì)，增加了報(bào)警和保護(hù)裝置，確保了無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)(zhungti)的在線監(jiān)管。3對(duì)鳥情采集設(shè)備(shbi)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，增加操作系統(tǒng)對(duì)鳥情信息進(jìn)行采集管理，更符合機(jī)場驅(qū)鳥工作的需求。4對(duì)機(jī)場無線網(wǎng)絡(luò)、鳥情采集設(shè)備、聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和搭建，確保了所有設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控管理和異常報(bào)警。綜上，該系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備均通過長期穩(wěn)定測試，并到達(dá)了機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，通過鳥情采集設(shè)備和無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機(jī)場鳥情信息上傳到

8、效勞器監(jiān)管平臺(tái)，效勞器監(jiān)管平臺(tái)對(duì)鳥情信息解析處理后制定特定的驅(qū)鳥命令，通過無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將驅(qū)鳥命令下發(fā)到聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、有針對(duì)性的驅(qū)鳥。該系統(tǒng)已經(jīng)在空軍某部管轄的多個(gè)軍用機(jī)場安裝使用，在驅(qū)鳥工作中穩(wěn)定運(yùn)行，起到了明顯作用，取得了良好的效果，該系統(tǒng)中的驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)設(shè)備得到了機(jī)場驅(qū)鳥工作人員的肯定和高度評(píng)價(jià)，同時(shí)得到了軍區(qū)領(lǐng)導(dǎo)的一致好評(píng)。關(guān)鍵詞：鳥撞；聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備；鳥情采集設(shè)備；調(diào)頻播送；中圖分類號(hào)：TN92IIDevelop of Intelligent Drive Away Birds for Airport System Based onInternet of ThingsABSTR

9、ACTWith the rapid development of the aviation industry, aviation disasters has ever sounded thealarm to mankind, and the damage and loss caused by aviation disaster is drawing peoplesattention more and more.A large proportion of aircraft occurred in taking off and landingtime,and this type of aviati

10、on disaster is mainly due to bird strike. To avoid bird strike, airportbird has become an important task of the aviation industry and worldwide problem.This paper studied the system solved the airport bird blindness work, achieved a highefficiency and normative of airport bird, improved the automati

11、on and intelligent level of theairport bird technology.This paper first analyses the problems existed in the system which wasused for the acquisition and management of the avian situation information,and then put forwardsolutions.The problems mainly were the inefficient of relieving birds cased by t

12、he lack of drivingbirds linkage equipment,and the instability of the wireless sensor network,and the weak utility ofbird collection equipment cased by the lack of intelligence.The main work of this paper is as follows:(1)We develop a bird linkage equipment including the intelligent bird driving robo

13、ts andintelligent bird induction drive linkage sound cannon. Linkage devices are directly related tosolve airport bird blindness.(2) The bird relay station and master have been transformed in the project. We increased thealarm and protection devices to insure the stability of the network, realized t

14、he network statusonline regulation.(3) Birds collection equipment has been transformed, increasing the operating system tomanage information collection for Birds to meet the demand better.(4)We develop the protocol for airport wireless network, birds collection equipment, linkagebird equipment to en

15、sure all equipments are in monitoring and management condition.In the summary, the various devices of the system have been tested by long-term stabilityand reached the airport bird need .By the bird collection devices and wireless network ,theairport bird information can be uploaded to the server mo

16、nitoring platform,and the servermonitoring platform can develop specific command after analyzing the bird information,andsend the command to the linkage equipment though the wireless network ,which can achieveefficient, accurate and targeted effect.The system has been installed in lots of military a

17、irport . The system operates stably in birdwork, plays a significant role and achieves good results.The bird linkage device gets high affirmand appraise of the bird staff in the airport, and receives the military leaderspraise.Key Words: bird impact ; Linkage bird equipment ; Birds collection equipm

18、ent; FM radioClassification: TN921第一章 緒論(xln)1.1 引言(ynyn)鳥撞是指高速運(yùn)行在空中或者地面的飛機(jī)(fij)與空氣中的鳥類碰撞造成的事故。在撞擊的過程當(dāng)中，由于鳥類運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的巨大改變超出了鳥類身體的承受程度，造成(zo chn)鳥類死亡，肢體分裂(fnli)，因此鳥撞更類似軟體碰撞1。鳥撞具有突發(fā)性和多變性的特點(diǎn)，由鳥撞造成的飛行事故不僅帶來經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)帶來更大的生命平安隱患，時(shí)刻威脅著乘客和空勤人員的人身平安，輕微鳥撞導(dǎo)致飛機(jī)部件損壞，嚴(yán)重鳥撞那么會(huì)引發(fā)機(jī)毀人亡2-4。鳥撞是威脅飛行平安的一個(gè)重要因素，也嚴(yán)重影響了空軍的飛行訓(xùn)練和航空業(yè)的

19、正常運(yùn)營。大致統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，從 20 世紀(jì) 60 年代以來，全球范圍內(nèi)鳥撞已導(dǎo)致 80 架民用航空飛機(jī)、250 架軍用戰(zhàn)斗機(jī)型損毀；在我國由于鳥撞原因造成的事故征候也已占事故征候總數(shù)的 1/3。鳥撞問題現(xiàn)今已經(jīng)被航空界確定為最為嚴(yán)重的“A類航空平安災(zāi)難5。隨著綠化質(zhì)量越來越高，機(jī)場以及周邊的環(huán)境成為適合鳥類棲息的場所，在堅(jiān)持生態(tài)平衡的原那么下和不傷害鳥類的前提下防止鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，在人與自然和諧相處的情況下將鳥類驅(qū)趕出特定區(qū)域，確保飛機(jī)的平安起飛和降落6-7。對(duì)于航空業(yè)而言，低空區(qū)域是鳥類經(jīng)?；顒?dòng)的區(qū)域，隨著飛機(jī)的速度越來越快，聲音越來越小，飛機(jī)在起飛和降落階段發(fā)生鳥撞的可能性大大增加，鳥

20、撞事故對(duì)航空業(yè)帶來了巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。世界各國相關(guān)行業(yè)的專家都在努力尋求一種有效的方法防止鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，所以對(duì)機(jī)場區(qū)域的鳥情信息采集、長期的分析處理，對(duì)航空業(yè)的發(fā)展有著長遠(yuǎn)的意義，同時(shí)將驅(qū)鳥設(shè)備和機(jī)場的鳥情信息緊密聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)鳥工作的高效(o xio)準(zhǔn)確性，防止(fngzh)了驅(qū)鳥設(shè)備(shbi)盲目動(dòng)作，降低了機(jī)場驅(qū)鳥設(shè)備長期單調(diào)重復(fù)(chngf)動(dòng)作的可能性，應(yīng)對(duì)(yngdu)了鳥類對(duì)驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題。1.2 課題的來源和意義本課題來源于山東省科技開展工程，是山東師范大學(xué)和空軍某部的合作工程。本文所研究的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)是根據(jù)軍方對(duì)機(jī)場驅(qū)鳥工作的長期

21、研究所提出的需求，經(jīng)過雙方長期對(duì)多個(gè)機(jī)場驅(qū)鳥工作和設(shè)備的長期考察和調(diào)研，對(duì)機(jī)場區(qū)域的鳥情隱患的調(diào)查，驅(qū)鳥現(xiàn)狀的探討和開展趨勢的探討，實(shí)現(xiàn)機(jī)場驅(qū)鳥工作的科學(xué)智能化，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器等技術(shù)與機(jī)場驅(qū)鳥工作結(jié)合，提升機(jī)場驅(qū)鳥的自動(dòng)化和智能化。本系統(tǒng)中的埋地式聲驅(qū)炮已經(jīng)申請創(chuàng)造專利并取得證書，智能驅(qū)鳥機(jī)器人也已經(jīng)申請創(chuàng)造專利，正在審批中。本課題所研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)對(duì)機(jī)場驅(qū)鳥工作的開展有著重大2的推動(dòng)作用。過去機(jī)場鳥情信息的管理存在多個(gè)問題，鳥情信息通過手寫記錄的方式將機(jī)場區(qū)域的鳥情信息記錄下來，飛行結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)一整理，存在著鳥情資料標(biāo)準(zhǔn)性差、實(shí)時(shí)性差等問題，采

22、用鳥情信息采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)通過鳥情采集設(shè)備和無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將鳥情信息快速準(zhǔn)確采集并通過鳥情信息數(shù)據(jù)庫管理分析，在鳥情信息采集工作中大大節(jié)省了人力。機(jī)場舊的驅(qū)鳥設(shè)備破舊落后，驅(qū)鳥無效，本文所研究的聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備將驅(qū)鳥設(shè)備的動(dòng)作和鳥情信息緊密聯(lián)系，根據(jù)鳥情信息制定有針對(duì)性的驅(qū)鳥命令，開啟特定的驅(qū)鳥設(shè)備，防止了驅(qū)鳥設(shè)備的盲目啟動(dòng)，應(yīng)對(duì)了鳥類對(duì)驅(qū)鳥設(shè)備的適應(yīng)性，改善了驅(qū)鳥設(shè)備的效果。該系統(tǒng)在多個(gè)軍用機(jī)場穩(wěn)定運(yùn)行，大大改善了機(jī)場飛機(jī)起飛和降落環(huán)境，為航空平安做出了奉獻(xiàn)，該系統(tǒng)中的聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備受到了機(jī)場驅(qū)鳥工作人員的贊賞，大大節(jié)省了機(jī)場驅(qū)鳥人力和財(cái)力支出。1.3 國內(nèi)外驅(qū)鳥和相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢機(jī)場驅(qū)鳥是

23、機(jī)場飛行保障工作中的一項(xiàng)重要工作，國內(nèi)外各個(gè)機(jī)場的飛行保障人員中都配備了專業(yè)的驅(qū)鳥隊(duì)伍，為保障飛行平安，防止鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，機(jī)場驅(qū)鳥隊(duì)員采用各種方法與鳥兒拉起了對(duì)抗戰(zhàn)，世界各國的專家都在借助(jizh)各種力量研究新的有效的驅(qū)鳥手段(shudun)。1.3.1 國內(nèi)外驅(qū)鳥的現(xiàn)狀以及(yj)問題為了(wi le)到達(dá)(dod)機(jī)場飛行的凈空標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外機(jī)場采用了各種方式驅(qū)鳥，目前各個(gè)機(jī)場已經(jīng)配備了一些比擬常見的根本驅(qū)鳥設(shè)施，這些設(shè)備主要以恐嚇的方式進(jìn)行驅(qū)鳥，但是這些設(shè)備在起初安裝的時(shí)間內(nèi)對(duì)鳥類具有一定的驅(qū)趕效果，時(shí)間長了，鳥兒對(duì)這些設(shè)備具有一定的適應(yīng)性，設(shè)備失去了驅(qū)鳥價(jià)值。目前機(jī)場上常見的驅(qū)

24、鳥方法有：1視覺驅(qū)鳥8，良好的視覺使鳥類能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)天敵的存在，形象驅(qū)趕就是利用鳥類的這一特性。形象驅(qū)趕的經(jīng)典方法主要有豎立稻草人或在旗幟上畫上鳥類天敵的恐怖圖案，對(duì)鳥類起到視覺上的恐嚇驅(qū)趕，在氣球上繪制鷹眼、在飛機(jī)上畫圖案來驅(qū)趕鳥類，在機(jī)場上安裝彩帶、反光風(fēng)輪、閃光帶等，利用光線發(fā)射來對(duì)鳥類眼睛進(jìn)行刺激性驅(qū)趕。2聽覺驅(qū)鳥，機(jī)場上現(xiàn)在一般配置的聲音驅(qū)鳥設(shè)備主要包括煤氣壓縮炮、音頻驅(qū)鳥器、驅(qū)鳥車等設(shè)備。煤氣炮驅(qū)鳥9，模仿槍支的實(shí)際聲光效果，在不殺害鳥類的前提下起到驅(qū)逐的作用；音頻驅(qū)鳥器主要是通過大功率功放機(jī)和低音號(hào)角播放鳥類天敵的聲音或者鳥類慘遭殺害的慘叫聲；驅(qū)鳥車屬于機(jī)場驅(qū)鳥工作的根本配置，驅(qū)

25、鳥車能夠選擇性播放多種鳥類害怕的聲音進(jìn)行恐嚇性驅(qū)鳥，機(jī)場驅(qū)鳥人員通過敲打鑼鼓和燃放鞭炮的方式對(duì)鳥類進(jìn)行聲音性驅(qū)鳥。3物理驅(qū)鳥，物理方法主要包括驅(qū)鳥刺、引導(dǎo)式驅(qū)鳥10和網(wǎng)捕獵殺等。鳥刺是在一個(gè)圓形底座上設(shè)置許多針體，導(dǎo)致鳥類無法停落在機(jī)場區(qū)域，防止了鳥害的產(chǎn)生。在適宜3的位置為鳥類“筑巢，安裝有一定容量的籃、盆，引導(dǎo)鳥類在固定的位置安家，變堵為疏。網(wǎng)捕和獵殺的方式長期進(jìn)行具有明顯的效果，但是槍殺的方式破壞了生態(tài)平衡。4化學(xué)驅(qū)鳥11，化學(xué)驅(qū)鳥是指使用特殊的化學(xué)藥品，在機(jī)場上的重要區(qū)域(qy)進(jìn)行噴灑，刺激驅(qū)趕鳥類。還可以(ky)在機(jī)場放置各種猛禽的糞便，鳥類聞到這種猛禽的特殊氣味會(huì)逃離機(jī)場(jch

26、ng)，在機(jī)場草坪區(qū)域噴灑農(nóng)藥，減少鳥類食物的數(shù)量，切斷(qi dun)食物鏈的方法來降低機(jī)場鳥類數(shù)量(shling)。5生態(tài)驅(qū)鳥，生態(tài)驅(qū)鳥主要是種綠引鳥，在不影響飛機(jī)航行的區(qū)域建立適合鳥類生活的環(huán)境，同時(shí)整治機(jī)場周圍的生態(tài)環(huán)境，減少鳥類的數(shù)量12，鳥類的生存離不開三個(gè)方面：水、食物、巢。水是生命之源，除了能滿足鳥類對(duì)水的生理需要外，還有微小生物，各種昆蟲和水生動(dòng)植物是鳥賴以生存的根底，而這些小生物又是鳥的食物，所以有水的地方，鳥類的活動(dòng)頻繁。除微小生物外，植物的果實(shí)也是鳥類的主要食物之一，植物果實(shí)多的地區(qū)鳥類活動(dòng)就猖獗。因此必須去除機(jī)場周圍的水源，將跑道周圍的草控制在適當(dāng)?shù)母叨?，不讓其開花結(jié)

27、果。以上種種驅(qū)鳥方式中在剛使用的短時(shí)間內(nèi)都有明顯效果13，但是長時(shí)間下來鳥類的耐受性使這些驅(qū)鳥設(shè)備失去了效果。機(jī)場上的很多充氣氣球都被鳥類啄爛，甚至有鳥類在煤氣炮、音頻驅(qū)鳥器上拉屎，有和驅(qū)鳥人員挑釁的意味；化學(xué)驅(qū)鳥方式長期使用積累對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了很大的破壞；網(wǎng)捕獵殺的方式具有明顯的效果，但是破壞了生態(tài)平衡，違背了驅(qū)鳥不傷鳥的原那么；生態(tài)驅(qū)鳥是一項(xiàng)長久的工作，無法短期內(nèi)有效的降低機(jī)場上的鳥類數(shù)量。1.3.2 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢國內(nèi)外現(xiàn)在使用的驅(qū)鳥方式雖然成熟穩(wěn)定，但是隨著使用時(shí)間的增加，這些驅(qū)鳥設(shè)備根本落伍，造成舊設(shè)備無法驅(qū)趕新鳥的局面。因此當(dāng)今的驅(qū)鳥工作成為全世界的難題，世界各國都在尋求一種有效

28、的驅(qū)鳥方式來保證機(jī)場飛行的平安，降低航空業(yè)的損失。目前國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢是尋求的驅(qū)鳥方法正在一步一步的和高科技結(jié)合，采用高科技的手段智能化驅(qū)鳥。美國正在研制雷達(dá)探鳥系統(tǒng)，變被動(dòng)驅(qū)鳥為主動(dòng)驅(qū)鳥。激光驅(qū)鳥、超聲波驅(qū)鳥也正在投往機(jī)場驅(qū)鳥工作中，將來這些(zhxi)高端的驅(qū)鳥設(shè)備將成為機(jī)場驅(qū)鳥工作的有效(yuxio)根底(gnd)設(shè)施。同時(shí)各國都在積極(jj)研究鳥情資料，對(duì)機(jī)場區(qū)域的鳥情資料進(jìn)行長期的采集，采用人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等方法對(duì)鳥情信息(xnx)進(jìn)行分析處理，從機(jī)場驅(qū)鳥變成鳥情隱患的預(yù)警，防止鳥撞事故的發(fā)生。1.4 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)通過對(duì)當(dāng)今國內(nèi)外機(jī)場驅(qū)鳥現(xiàn)狀資料的查閱和驅(qū)鳥工作

29、研究趨勢的分析，并且對(duì)國內(nèi)多個(gè)機(jī)場的驅(qū)鳥工作進(jìn)行了長期的實(shí)地調(diào)研，總結(jié)了機(jī)場驅(qū)鳥工作的短處和需求。決定研制基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)來滿足機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，沿著國內(nèi)外機(jī)場驅(qū)鳥的4研究趨勢，借助計(jì)算機(jī)、嵌入式、電子通信、物聯(lián)網(wǎng)等高端新技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)場驅(qū)鳥的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。1.4.1 本文的主要研究內(nèi)容本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)采用 Zigbee 技術(shù)、短波技術(shù)在機(jī)場組建無線鳥情指令傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、GPS、調(diào)頻技術(shù)等研制鳥情采集設(shè)備和聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)將鳥情采集設(shè)備、聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備和數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了機(jī)場鳥情信息和聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥緊密聯(lián)系，提高了

30、驅(qū)鳥效果。本文所研究的主要內(nèi)容如下：1對(duì)一期工程鳥情信息采集系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)，增加了溫度報(bào)警保護(hù)、中繼站、主站狀態(tài)檢測管理系統(tǒng)，提高了無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管。2根據(jù)機(jī)場驅(qū)鳥工作人員對(duì)機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，對(duì)鳥情信息采集設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)研制，將嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)應(yīng)用到鳥情信息采集設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)場鳥情信息位置、種類、數(shù)量、圖像的準(zhǔn)確采集，同時(shí)能夠通過鳥情信息采集設(shè)備緊急控制聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備。升級(jí)后的鳥情信息采集設(shè)備更符合機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，運(yùn)行更加穩(wěn)定，操作更加方便。3總結(jié)了機(jī)場上現(xiàn)有驅(qū)鳥設(shè)備的弊端，研制出了聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥機(jī)器人，智能驅(qū)鳥機(jī)器人集成了播音模塊、電磁炮

31、模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)裝置、擺臂裝置等，完成了智能驅(qū)鳥機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)和嵌入式軟件開發(fā)。根據(jù)機(jī)場的實(shí)際鳥情隱患(ynhun)信息啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)智能驅(qū)鳥機(jī)器人，解決了機(jī)場以前(yqin)無鳥情設(shè)備動(dòng)作，有鳥情設(shè)備不能及時(shí)動(dòng)作的弊端。4根據(jù)(gnj)生物學(xué)鳥類專家的建議，研制出了埋地式機(jī)場誘導(dǎo)式聲驅(qū)炮，有效應(yīng)對(duì)了機(jī)場鳥類對(duì)驅(qū)鳥設(shè)備(shbi)的耐受性問題?？紤]到機(jī)場對(duì)跑道周圍環(huán)境的高度要求，將聲驅(qū)炮每個(gè)單體裝置設(shè)計(jì)成隱藏式產(chǎn)品，在不工作狀態(tài)下隱藏到地面以下，防止影響飛機(jī)的起飛和降落。1.4.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)1采用無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機(jī)場鳥情信息和聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備緊密聯(lián)系起來，過去舊的驅(qū)鳥設(shè)備單調(diào)重復(fù)動(dòng)作，

32、應(yīng)對(duì)了鳥類對(duì)驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題，同時(shí)驅(qū)鳥設(shè)備的在線管理可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥動(dòng)作的多變性，實(shí)現(xiàn)了因地制宜、因時(shí)制宜。2制定加密協(xié)議將無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)、鳥情信息采集設(shè)備和聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備在線管理，確保網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的正常工作，防止設(shè)備故障導(dǎo)致的鳥情隱患無法解除，導(dǎo)致鳥撞事故的發(fā)生。3國內(nèi)首次將計(jì)算機(jī)學(xué)、生物學(xué)、嵌入式開發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用到機(jī)場驅(qū)鳥工作中，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)鳥設(shè)備的智能化，驅(qū)鳥工作正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化。5第二章 智能化機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)的根底上開展起來的，將能夠查詢到的物理對(duì)象接入互聯(lián)網(wǎng)或者電信網(wǎng)絡(luò)中去，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將傳感器技術(shù)、各種先進(jìn)算法相結(jié)合的新興技術(shù)。2.1.1 物

33、聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)14是新一代信息技術(shù)的重要組成局部。它有兩層意思，第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和根底仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)根底上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，將傳統(tǒng)的用戶延展到任何的物體上，實(shí)現(xiàn)物體和物體之間的信息交互。主要表達(dá)了平安性、規(guī)模性和流動(dòng)性的特點(diǎn)。2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與開展1995 年比爾蓋茨首先提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念15。2021 年 1 月 IBM 提出(t ch)“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧(zhhu)地球的理念并做為振興經(jīng)濟(jì)的重要(zhngyo)戰(zhàn)略。2021 年 8 月國家總理(zngl)溫家寶“感知中國的講話(jing hu)對(duì)我國物聯(lián)網(wǎng)的開展起了巨大的推動(dòng)作用，帶著物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和研究進(jìn)入

34、一個(gè)新的高潮，截至 2022 年，發(fā)改委、工信部等商議了新一代信息技術(shù)研究，完善了一系列對(duì)新信息技術(shù)支持的新政策。2.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用隨著各項(xiàng)高新技術(shù)的快速開展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入到各行各業(yè)中，廣泛應(yīng)用在第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)中，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的開展也推動(dòng)了許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速開展。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用類型主要分為四種類型，數(shù)據(jù)采集型、自動(dòng)化控制型、日常生活型和定位跟蹤型16。1數(shù)據(jù)收集型數(shù)據(jù)收集，是利用特殊的裝置從系統(tǒng)的外部收集需要的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部的特定的接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。包括圖像、聲音的錄入工具。數(shù)據(jù)采集一般是為了獲得溫度、壓力等物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。2自動(dòng)化控制型自動(dòng)化控制主

35、要是應(yīng)用在控制設(shè)備，從制造業(yè)等體力勞動(dòng)中將人類解放出來，應(yīng)用在生活工作的各個(gè)方面，自動(dòng)化水平已經(jīng)成為衡量國防科技和工農(nóng)業(yè)的重要指標(biāo)。3日常生活型6物聯(lián)網(wǎng)的目的就是為了實(shí)現(xiàn)物體與物體間的信息交換與通訊，最終改善人類的生活方式，提高人們的生活質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)的生活型應(yīng)用主要表現(xiàn)在智能家居、客運(yùn)物流、旅游、保險(xiǎn)、資源再生與循環(huán)利用等方面。典型的例子有交通卡、智能家居、工業(yè)和樓宇自動(dòng)化等。4定位跟蹤型基于物聯(lián)網(wǎng)的定位追蹤方式多種多樣，涉及到射頻技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 GPS 定位技術(shù)，目前常見的定位系統(tǒng)中短距離的定位系統(tǒng)采用的是射頻技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，中長距離的定位系統(tǒng)采用的是無線網(wǎng)絡(luò)和 GPS 結(jié)合的

36、定位系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的開展使得全球物物相連(xin lin)，定位跟蹤也就成為物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)重要的應(yīng)用。2.1.4 物聯(lián)網(wǎng)(lin wn)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架由感知(gnzh)層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成17，物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架和人體結(jié)構(gòu)(jigu)原理一致，感知層主要相當(dāng)于人類的感覺器官，如林業(yè)灌溉(gungi)中的濕度檢測器，這些就類似于人的眼耳口鼻，負(fù)責(zé)接收外界訊息。網(wǎng)絡(luò)層類似于人的大腦，將接收到的信息整理加工并將處理方法發(fā)配給應(yīng)用層，它包括各種網(wǎng)絡(luò)或通訊平臺(tái)。最后的應(yīng)用層就是具體做出反響的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是直接與人類日常生活及工作相互接軌的，例如報(bào)警器，自動(dòng)灌溉機(jī)等等，類似于人的手腳等等能夠發(fā)出實(shí)際行動(dòng)

37、的器官。物聯(lián)網(wǎng)的具體工作步驟就是由感知層接收信息并傳遞給網(wǎng)絡(luò)層處理加工，最后由網(wǎng)絡(luò)層發(fā)出指令給應(yīng)用層進(jìn)行實(shí)際處理。體系結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示：RFID圖 2-1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)72.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以感知世界上每一個(gè)物體，將每一個(gè)物體聯(lián)系起來。這就要求隨著物聯(lián)網(wǎng)開展的推進(jìn)，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)必須開展到較高的階段，能夠跟上物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的腳步，才能更好的推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的開展，與此同時(shí)也鼓勵(lì)著無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)向更高的層次邁進(jìn)。2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireles:senso:Netwoks)18-21是當(dāng)今備受關(guān)注的、多學(xué)科高度交叉、知識(shí)集成度較高的前

38、沿領(lǐng)域。它結(jié)合了傳感器、嵌入式、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理技術(shù)等領(lǐng)域，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、感知和采集各種信息，通過無線方式傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算世界和人類社會(huì)的互聯(lián)互通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)信息與物理世界結(jié)合在一起，將改變自然世界的人與物體的交互模式22。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛， 現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在軍事、工業(yè)和生活中，主要在軍事(jnsh)國防、緊急和臨時(shí)(ln sh)場合23、大型設(shè)備(shbi)的監(jiān)控、衛(wèi)生保健等高科技含量的智能化產(chǎn)品。隨著對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步研究，傳感器網(wǎng)絡(luò)將會(huì)逐漸深入(shnr)到人類生活(shnghu)的各個(gè)領(lǐng)域24。無線傳感器網(wǎng)

39、絡(luò)將無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)結(jié)合起來，使任何一個(gè)配置有傳感器的設(shè)備都可以接入到無線網(wǎng)絡(luò)中，通過無線網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行統(tǒng)一的信息采集和管理，從而推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的開展，接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備不僅能夠采集帶有傳感器的物體的信息，同時(shí)也能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)控制帶有傳感器的設(shè)備。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：1自組織在傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用過程中，傳感器節(jié)點(diǎn)經(jīng)常無法按照特定的設(shè)計(jì)進(jìn)行安排，這就對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)提出了自組織的要求，自身必須具有需要的管理和配置能力才能滿足多跳轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)需求。2集成化電子技術(shù)的快速開展促進(jìn)了傳感器節(jié)點(diǎn)的集成化快速開展，集成化的成品穩(wěn)定性和便攜性更能滿足用戶的需求，集成化的產(chǎn)品功耗、價(jià)格和體積都比傳統(tǒng)非集成化的產(chǎn)品優(yōu)越的

40、多。3動(dòng)態(tài)可靠性傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)經(jīng)常進(jìn)行自組網(wǎng)，信息經(jīng)過屢次跳傳，才能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿竭_(dá)的平臺(tái)，而且傳感器節(jié)點(diǎn)一般安置在環(huán)境比擬惡劣的地方，這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有穩(wěn)定性和可靠性，能夠維持網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。82.2.2 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多種多樣，比擬常見的無線網(wǎng)絡(luò)除了日常生活中接觸到的通信網(wǎng)絡(luò)，還有很多常用的傳感器網(wǎng)絡(luò)中的無線技術(shù)，如藍(lán)牙、WIFI、Zigbee 等，在此簡單介紹本文所研制的系統(tǒng)中用到的兩種無線通信技術(shù)，Zigbee 技術(shù)和短波通信。IEEE 802.15.4 協(xié)議涉及的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)三種類型25-26。星型網(wǎng)絡(luò)(wngl

41、u)是由一個(gè) PAN 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(ji din)和其他的終端(End Device)節(jié)點(diǎn)(ji din)構(gòu)成。Mesh 拓?fù)湟话?ybn)是由假設(shè)(jish)干個(gè) FFD 和 RFD 組成，其中 RFD 只能與其范圍內(nèi)的 FFD 進(jìn)行通信，F(xiàn)FD之間可以進(jìn)行完全對(duì)等的通信。其中，將發(fā)起創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)的 FFD 節(jié)點(diǎn)作為 PAN 協(xié)調(diào)點(diǎn)，其他的 FFD 節(jié)點(diǎn)作為 Router 路由節(jié)點(diǎn)，RFD 節(jié)點(diǎn)作為終端節(jié)點(diǎn)。通常把網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，定義為混合網(wǎng)。網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)之間由全功能設(shè)備連接，這個(gè)全功能設(shè)備在其子網(wǎng)內(nèi)可看做 PAN 協(xié)調(diào)器點(diǎn)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可看做是 Router路由節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)底層

42、設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，首先要將輸出傳輸?shù)狡渥罱穆酚晒?jié)點(diǎn)，然后根據(jù)路由表查找到的最優(yōu)路徑，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。原來星型或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的 PAN 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)就成為混合網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)Router 節(jié)點(diǎn)?；旌暇W(wǎng)具備星型網(wǎng)絡(luò)和 Mesh 的性能，多應(yīng)用于覆蓋范圍較大的環(huán)境27-29。2.2.3 短波網(wǎng)絡(luò)短波通信又稱為高頻通信30，主要傳播途徑是通過天波，地波傳播僅應(yīng)用在近距離通信。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速開展，短波通信系統(tǒng)大幅度完善，在現(xiàn)階段凸顯出了重要價(jià)值和意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)和無線通訊的快速開展，短波的優(yōu)勢也越來越明顯，短波的開展方向主要朝著以下幾個(gè)方面：1短波自適應(yīng)通信技術(shù)31中最關(guān)鍵的是頻率自適應(yīng)，未來的短波自適應(yīng)的開展方

43、向是全面的，包含選頻、信道建立、傳輸、信道均衡和天線方面的自適應(yīng)。(2) 高速調(diào)制解調(diào)技術(shù)32，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的調(diào)制解調(diào)器分為串行和并行兩種，兩種機(jī)制中串行對(duì)均衡的要求較高，并行技術(shù)上較難穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。3抗干擾技術(shù)33，之前的很多短波跳頻電臺(tái)都屬于模擬跳頻電臺(tái)，一般短波跳頻電臺(tái)具有通話質(zhì)量差、通信距離短以及跳速效率低等缺陷。，并且大局部都是窄帶跳頻。所以，針對(duì)(zhndu)短波通信存在的問題，形成了短波通信的電子防御技術(shù)。4組網(wǎng)技術(shù)，數(shù)字化通信(tng xn)的快速開展(kizhn)導(dǎo)致(dozh)短波通信業(yè)務(wù)走進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，短波通信網(wǎng)絡(luò)(wnglu)是在美軍標(biāo) MIL-STD-188-141B

44、 的根底上改良的網(wǎng)絡(luò)通信方式，對(duì)電臺(tái)的選頻和頻率復(fù)用都有進(jìn)一步的改良。92.3 嵌入式系統(tǒng)隨著嵌入式開發(fā)的快速開展，51 系列的單片機(jī)在實(shí)際的工程開發(fā)出暴露出了越來越明顯的缺點(diǎn)，以 32 位 CPU 為平臺(tái)的 ARM 嵌入式開發(fā)逐漸成為嵌入式開發(fā)的主流。嵌入式系統(tǒng)是電子行業(yè)最熱的研究領(lǐng)域，嵌入式電子產(chǎn)品在市場上的比例和份額越來越大，幾乎所有的電子產(chǎn)品都沒有脫離嵌入式系統(tǒng)。ARMAdvanced RISC Machines處理器已經(jīng)成為主流應(yīng)用處理器和嵌入式系統(tǒng)的代表。當(dāng)前，基于 ARM 內(nèi)核的 32 位嵌入式處理器以功耗低、本錢低和功能強(qiáng)的優(yōu)勢成為手持設(shè)備、通信設(shè)備和多媒體消費(fèi)產(chǎn)品的最佳選擇。

45、2.3.1 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)34被定義為以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)功能需求、穩(wěn)定可靠性、本錢便攜、功耗要求嚴(yán)格的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是根據(jù)特殊的需求定制開發(fā)的軟硬件的集合體，就是具有特殊功能的微型專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它包括了三個(gè)要素：嵌入、專用、計(jì)算機(jī)。嵌入式系統(tǒng)一般由四個(gè)主要局部組成，嵌入式系統(tǒng)的組成圖如圖 2-2 所示，圖 2-2 嵌入式系統(tǒng)組成1嵌入式硬件平臺(tái)嵌入式硬件平臺(tái)是以嵌入式處理器為中心，包括多種存儲(chǔ)器，通用和專用設(shè)備接口，同時(shí)要包含電源、時(shí)鐘等根本的模塊電路，嵌入式硬件平臺(tái)的開展趨勢是集成化增強(qiáng)，很10多外掛的外部設(shè)備和模

46、塊隨著嵌入式的快速開展已經(jīng)集成到微處理器的內(nèi)部，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)降低了產(chǎn)品的體積。2中間層中間層也稱為硬件(yn jin)抽象層或板級(jí)支持包BSP，介于硬件(yn jin)層和軟件層之間，將軟硬件別離(bil)開來的就是(jish)中間層。BSP 對(duì)軟件開發(fā)人員和硬件開發(fā)人員起到了橋梁作用(zuyng)，無需關(guān)心對(duì)方的詳細(xì)情況就可以獨(dú)立完成自己局部的開發(fā)。BSP 包括底層硬件的初始化和硬件設(shè)備的配置等功能。3系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層類似于日常使用電腦中安裝的操作系統(tǒng)，由多個(gè)根本的通用模塊組成，如RTOS、圖形、網(wǎng)絡(luò)等，該層是進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用軟件的根底。4應(yīng)用軟件層應(yīng)用軟件層的主要目的

47、是控制被控對(duì)象，一般是由開發(fā)人員開發(fā)的應(yīng)用程序構(gòu)成，面向被控對(duì)象和用戶。隨著物聯(lián)網(wǎng)等高科技電子產(chǎn)品的快速開展，嵌入式系統(tǒng)的熱浪也越來越猛烈，嵌入式系統(tǒng)的開展趨勢也越來越明顯，嵌入式系統(tǒng)的未來向著小體積、低本錢、節(jié)能和網(wǎng)絡(luò)效勞的方向開展，同時(shí)更加注重顧客的操作體驗(yàn)性。2.3.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)隨著嵌入式系統(tǒng)和微處理器的快速開展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域也開始廣泛化，在嵌入式開發(fā)中對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有了迫切的需求，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)隨著嵌入式移動(dòng)設(shè)備的快速流行有著突飛猛進(jìn)的開展。嵌入式操作系統(tǒng)35的出現(xiàn)，大大提高嵌入式開發(fā)的效率，過去的嵌入式設(shè)計(jì)都是根據(jù)具體的應(yīng)用重新進(jìn)行開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)加

48、速了軟件的可移植性，使開發(fā)方式更加科學(xué)合理。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)就是在嵌入式的開發(fā)和應(yīng)用中支持實(shí)時(shí)性操作的系統(tǒng)，它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：由面向操作者轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴布到y(tǒng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、多任務(wù)處理、不同的典型外設(shè)驅(qū)動(dòng)支持、高可靠性。應(yīng)用較為廣泛的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有嵌入式 Linux、Windows CE、UC/OS-和 Android。Linux36是一個(gè)類似于 Unix 的操作系統(tǒng)，Linux 主要具有 3 大優(yōu)勢：(1)不同于 WnidowsNT、UNIX 等系統(tǒng)，它的源代碼是公開的。因而在遵循 GPL 的前提下，可隨意下載(xi zi)學(xué)習(xí)和使用；(2)Linux 實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲(chǔ)管理，同時(shí)也支

49、持進(jìn)程(jnchng)、多處理器、多文件系統(tǒng)，更接近現(xiàn)代操作系統(tǒng)(co zu x tn)；(3)Linux 操作系統(tǒng)(co zu x tn)和普通的試驗(yàn)型操作系統(tǒng)大不相同，Linux 操作系統(tǒng)具有(jyu)較強(qiáng)的生命力。11Windows CE 是一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，UC/OS II 是一個(gè)可以基于ROM 運(yùn)行的、該操作系統(tǒng)本身是可裁剪的、搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，可移植性較強(qiáng)，適合于微處理器和控制器使用場合，是和很多商業(yè)操作系統(tǒng)性能不相上下的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)。2.3.3 嵌入式微處理器介紹嵌入式微處理器是由常見的通用計(jì)算機(jī)的 CPU 演化而來的，它雖然在功能上與標(biāo)準(zhǔn)化微

50、處理器根本相同。嵌入式微處理器主要分為以下幾種類型37：1嵌入式微處理器和嵌入式微控制器以通用的 CPU 為根底，為了大大減小系統(tǒng)尺寸和功耗，將微處理器安裝在專用電路板上，只保存與嵌入式應(yīng)用有關(guān)的功能。嵌入式微控制器也被稱為微控制器。一般以微處理器內(nèi)核為核心，集成 ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、Watchdog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A 等各種必要功能和外設(shè)。2DSP數(shù)字信號(hào)處理器是一種特殊的 DSP 處理器，對(duì)體系結(jié)構(gòu)和指令的設(shè)計(jì)使其適合于 DSP 算法的實(shí)現(xiàn)，DSP 的指令執(zhí)行的速度快，編譯效率高。3嵌入式片上系統(tǒng)芯片(片上系統(tǒng))隨著 EDA 技術(shù)

51、的不斷開展及半導(dǎo)體工藝的迅速改進(jìn)，可以將很復(fù)雜的系統(tǒng)集成到單個(gè)硅片上。這樣，除了特殊不能集成的局部，集成起來的嵌入式系統(tǒng)變得簡潔，體積功耗方面也有了較大的提高和改良。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，ARM 成為一種主流的微處理器38，ARMAdvanced RISCMachines既是一個(gè)公司的名字，也是對(duì)一類微處理器的通稱。標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)的 ARM 體系結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示：圖 2-3ARM 體系結(jié)構(gòu)框圖(kungt)ARM 處理器的結(jié)構(gòu)多種多樣(du zhn du yn)，一般分為 ARM7、ARM9、ARM11、Cortex-A、Cortex-R、12Cortex-M、SecurCore 微

52、處理器多種類型。ARM7 微處理器自上世紀(jì)末推出以來，成為(chngwi)用戶最歡送(hun sn)的 ARM 微處理器，同時(shí)也使得 ARM 的體系結(jié)構(gòu)占領(lǐng)了領(lǐng)導(dǎo)地位。2.3.4 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)嵌入式開發(fā)與普通應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)大不相同，普通應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)只需要考慮通過軟件實(shí)現(xiàn)功能。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是硬件和軟件綁定的開發(fā)，需要良好的開發(fā)模式和流程以及優(yōu)越的開發(fā)環(huán)境才能開發(fā)出性能優(yōu)秀的產(chǎn)品。嵌入式開發(fā)需要軟硬件綜合開發(fā)39，主要是因?yàn)椋旱谝?，一個(gè)嵌入式產(chǎn)品是軟硬件的結(jié)合體。第二，一個(gè)嵌入式產(chǎn)品，軟件固化在硬件中，軟件的開發(fā)是基于硬件平臺(tái)的開發(fā)，和通常計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用系統(tǒng)的

53、開發(fā)大不相同。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程一般如圖 2-4 所示，該圖解釋了嵌入式開發(fā)過程中的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的流程。圖 2-4 嵌入式設(shè)計(jì)流程圖嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)除了按照嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行開發(fā)以外，還要選擇恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)環(huán)境，與微處理器匹配的開發(fā)環(huán)境可以提高嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率和質(zhì)量。在此簡單介紹兩種常見的 ARM 開發(fā)環(huán)境。MDK-ARM 開發(fā)工具：ARM 自從 2006 年收購了德國 Keil 公司后推出了 MDK-ARM 開發(fā)工具，MDK 吸收了世界上相關(guān)方面較為先進(jìn)的技術(shù)。MDK 主要包含 uVision IDE 是一個(gè)集工程管理器、源代碼編輯器、調(diào)試器等于一體的集成開發(fā)環(huán)境，是一個(gè)基于 W

54、indows 操作系統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)，uvision4 IDE 主要特征如下：1.功能強(qiáng)大的源代碼編輯器；2.可根據(jù)開發(fā)工具配置的設(shè)備數(shù)據(jù)庫；3.用于創(chuàng)立和維護(hù)工程的工程管理器；134.集匯編、編譯和鏈接過程于一體的編譯工具；5.用于設(shè)置(shzh)開發(fā)工具配置的對(duì)話框；6.真正(zhnzhng)集成高速 CPU 及片上外設(shè)模擬器的源碼級(jí)調(diào)試器；7.GDI 接口，該接口直接進(jìn)行硬件(yn jin)的軟件調(diào)試和鏈接 ULINK2 仿真器；8.將應(yīng)用程序燒寫到 Flash ROM 中的 Flash；9.完善的開發(fā)工具手冊、設(shè)備數(shù)據(jù)手冊和用戶(yngh)向?qū)?。RealView 編譯(biny)

55、工具集RVCT是 ARM 公司提供的編譯工具鏈，包含編譯器armcc、匯編器armasm、鏈接器armLink和相關(guān)工具如庫管理器 armar、十六進(jìn)制文件產(chǎn)生器 FormELF。RealView 實(shí)時(shí)庫的設(shè)計(jì)解決了 ARM 嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)和通信問題，很方便的使用到上述集中內(nèi)核處理器中。RealView 實(shí)時(shí)庫的優(yōu)點(diǎn)在于：1.多任務(wù)可以在單 CPU 上管理幾個(gè)工作或任務(wù)；2.實(shí)時(shí)控制可以控制任務(wù)在既定時(shí)間內(nèi)完成；3.任務(wù)間通信可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的任務(wù)間通信；4.Internet 連接以太網(wǎng)或串口；5.嵌入式 Web 效勞器包括 CGI 腳本；6.E-mail 公告通過 SMTP。ADS 開發(fā)平

56、臺(tái)：ARM ADS 也是 ARM 公司的集成開發(fā)工具，ADS 開發(fā)平臺(tái)包括 ARM 實(shí)時(shí)庫、命令行開發(fā)、GUI 開發(fā)、支持軟件和實(shí)際使用程序?；谝陨喜考_發(fā)人員可以進(jìn)行 ARM 的嵌入式程序編寫和調(diào)試。CodeWarrior for ARM 是一套集編輯、編譯、連接于一體的集成開發(fā)工具，它充分發(fā)揮了 ARM RISC 的優(yōu)勢，這種工具是基于 ARM 精簡指令的處理器開發(fā)設(shè)計(jì)的，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了在操作工具上的時(shí)間，開發(fā)人員能夠更好的專心編寫代碼。CodeWarrior IDE 為用戶提供了以下功能：1源代碼編輯器和源代碼瀏覽器。2查找和替換功能，用戶可以在多個(gè)文件中，利用字符串通配符，進(jìn)行字符串

57、的搜索和替換。3文件比擬功能，用戶可以比擬不同文本文件的內(nèi)容。2.4 調(diào)頻技術(shù)調(diào)頻播送40-43通過高頻振蕩頻率的變化來傳輸信號(hào)，載波和音頻信號(hào)的變化也相關(guān)，調(diào)頻播送傳輸信號(hào)采用超短波波段，抗干擾性較強(qiáng)，信號(hào)更加逼真。調(diào)頻播送的特點(diǎn):(1)抗干擾力強(qiáng)14(2)信號(hào)(xnho)穩(wěn)定(3)調(diào)頻電臺(tái)的頻帶(pndi)寬調(diào)頻(dio pn)播送(b sn)的開展(kizhn)方向是數(shù)字化，優(yōu)點(diǎn)是:(1)節(jié)省頻譜和功率(2)聲音質(zhì)量悅耳(3)播送技術(shù)開展多樣化(4)播送技術(shù)所采用的設(shè)備變得精巧調(diào)頻播送系統(tǒng)主要由調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)和調(diào)頻接收系統(tǒng)兩局部組成，調(diào)頻發(fā)射機(jī)44由調(diào)頻鼓勵(lì)器、功率放大模塊、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、

58、冷卻監(jiān)控系統(tǒng)組成。調(diào)頻播送發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2-5 所示。圖 2-5 調(diào)頻播送發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖(1調(diào)頻鼓勵(lì)器調(diào)頻鼓勵(lì)器是將音頻信號(hào)和其它信號(hào)處理后合成，然后通過調(diào)制將基帶信號(hào)調(diào)制到VFH 波段的載波，然后通過功率放大器送出。(2功率放大單元播送發(fā)射機(jī)功放單元由前級(jí)功放和末級(jí)功放兩局部組成。前級(jí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和加強(qiáng)后再傳輸?shù)胶蠹?jí)進(jìn)行二次放大。(3冷卻系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的冷卻局部一般包括風(fēng)冷和水冷兩種方法，水冷設(shè)備使用起來方便性不好，一般的設(shè)備都選用強(qiáng)力風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷，對(duì)高溫部件進(jìn)行散熱處理，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。(4電源系統(tǒng)播送發(fā)射機(jī)電源一般為分組交流電，經(jīng)過分配器后對(duì)調(diào)頻鼓勵(lì)器、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)的其他模塊單獨(dú)供

59、電。(5監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)射機(jī)的重要單元，時(shí)刻監(jiān)控檢測這發(fā)射機(jī)的各模塊工作狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理，啟動(dòng)自身保護(hù)和緊急停止。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)射機(jī)整體狀態(tài)的時(shí)時(shí)監(jiān)管。15調(diào)頻系統(tǒng)中不僅對(duì)調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)具有較高的要求，對(duì)調(diào)頻接收系統(tǒng)同時(shí)也有較高的要求，調(diào)頻接收機(jī)的性能指標(biāo)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面45：1工作頻率范圍(fnwi)接收機(jī)的工作頻率是指接收系統(tǒng)能夠接收無線電波(wxin dinb)的頻率范圍，接收系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)的工作頻率要求(yoqi)要相對(duì)應(yīng)。2靈敏度接收系統(tǒng)接收微弱信號(hào)的能力稱為靈敏度。一般用輸入信號(hào)電壓的大小(dxio)來表示。靈敏度越(d yu)高越能接收到微弱的輸入信號(hào)。

60、3選擇性選擇性是指接收機(jī)能夠從各種不同的信號(hào)中選擇出自己需要的有用信號(hào)，過濾到無用信號(hào)和干擾信號(hào)的能力。4頻率特性頻率特性也稱為通頻帶是指接收系統(tǒng)的頻率響應(yīng)范圍。5輸出功率負(fù)載輸出的最大不失真功率稱為輸出功率。16第三章 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)3.1 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的總體構(gòu)成本課題所研制的智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)主要由 5 局部組成46，包括鳥情信息采集終端、中繼傳輸基站、效勞器監(jiān)管平臺(tái)、無線網(wǎng)絡(luò)和驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)設(shè)備，聯(lián)動(dòng)驅(qū)鳥設(shè)備包括智能驅(qū)鳥機(jī)器人、仿生學(xué)智能聲驅(qū)炮、超聲波驅(qū)鳥器等。系統(tǒng)總體框圖如 3-1 所示，無線網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)機(jī)場區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無盲點(diǎn)全覆蓋，驅(qū)鳥設(shè)備根據(jù)機(jī)場地理位置的特殊性按層次分布，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)場區(qū)域高效