無線傳感器網(wǎng)絡在機動車性能檢測系統(tǒng)中的應用研究報告開題報告書

.z---.--總結(jié)資料碩士學位論文開題報告題目：無線傳感器網(wǎng)絡在機動車性能檢測系統(tǒng)中的應用研究開題報告填寫事項一、填寫必須實事求是，字跡要端正、清楚。二、本報告的第一至第六局部由研究生本人填寫〔字數(shù)不少于2000字〕。其余局部由指導教師、開題報告評議小組、教研室〔研究室〕主任、院長、研究生處填寫。三、開題報告最晚應在研究生入學后第四學期開學前完成。四、開題報告評議小組由學院統(tǒng)一集中組織，對開題報告通不過者要在1至2個月內(nèi)補做，重新審核合格后，才允許正式進入課題，否則取消進入論文階段資格。五、此表培養(yǎng)單位留存一份。-.z本課題所涉及的內(nèi)容〔包括實驗數(shù)據(jù)、計算機程序、導師未公開發(fā)表的研究成果及心得等〕，除在畢業(yè)論文中所發(fā)表的以外，本人保證：未經(jīng)導師正式同意，五年內(nèi)不以任何形式向第三方公開。研究生〔簽字〕導師〔簽字〕年月日-.z一、課題的來源及意義課題的來源本課題來源于**理工大學計算機學院王振友教授的校級科研基金工程“基于ARM的便攜式機動車性能檢測儀器的研究〞。課題的意義隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)和交通事業(yè)的迅猛開展，車輛的技術性能和質(zhì)量越來越高，對車輛性能的檢測和檢測儀器的使用也越來越普及。隨著無線技術的開展，無線網(wǎng)絡化的車輛性能檢測成為必然趨勢。無線傳感器網(wǎng)絡是涉及微機電、計算機、通信、自動控制、人工智能等多學科的綜合性技術。無線傳感器網(wǎng)絡是集傳感器單元、控制器和無線通信模塊于一體的，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算和無線通信于一身的資源受限的嵌入式設備。由這些微型傳感器組成的無線傳感器網(wǎng)絡能協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息、并對信息進展處理，發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡是一種特殊的Ad-Hoc網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡相比，它是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡。網(wǎng)絡中的結(jié)點密集，數(shù)量巨大且部署在十分廣泛的區(qū)域；網(wǎng)絡拓撲構(gòu)造動態(tài)變化，網(wǎng)絡具有自組織和自調(diào)整的特點。網(wǎng)絡結(jié)點具有本錢低體積小、能量極其有限、計算能力、存儲能力和通信能力有限的特點。無線傳感器網(wǎng)絡的應用前景十分廣闊，能夠廣泛應用于軍事、環(huán)境檢測和預報、**護理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間管理，以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的平安檢測等領域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡的深入研究和廣泛應用，無線傳感器網(wǎng)絡將逐漸深入到人類生活的各個方面。我國的無線傳感器網(wǎng)絡的研究仍處于起步階段。不管在理論研究還是商用領域，無線傳感器網(wǎng)絡的研究、開發(fā)均存在巨大的空間，具有巨大的研究和應用前景。無線傳感器網(wǎng)絡在車輛性能檢測中的應用還是空白?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡化機動車檢測系統(tǒng)都是有線網(wǎng)絡的，無線傳感器網(wǎng)絡可以解決布線難的問題和傳輸中的局部干擾。因此無線傳感器網(wǎng)絡在車輛性能檢測領域有著很大的研究意義、學術價值和巨大的市場價值。二、簡述該領域目前的國內(nèi)外研究水平和開展趨勢研究水平無線傳感器網(wǎng)絡的挑戰(zhàn)性也為研究人員提供了廣闊的研究空間。雖然美國很早就開場這方面的研究，但直到近幾年，這方面的研究活動才在各大學及研究所蓬勃開展起來，美國政府也斥巨資支持這方面的研究。在2003年度的自然科學基金自主的專題中，便有一個是傳感器與傳感器系統(tǒng)網(wǎng)絡，撥款額度到達三千四百萬美元。美國國防部在這方面的投入更為巨大。美國的很多大學都已開展無線傳感器網(wǎng)絡的研究。加州大學伯克利分校(universityealifomia，Berkeley)研制的傳感器系統(tǒng)Mica.Mica2.Mica2Dot己被廣泛地用于低能無線傳感器絡的研究和開發(fā)。麻省理工學院(MassachusetsInstituteofTechnology)致力于根底知識的信號處理技術的研究，哈佛大學(Harvarduniversity)研究無線傳感器網(wǎng)絡中通訊的理論根底等在其它國家和地區(qū)，如歐洲、日本、澳大利亞等也開展了不少關于傳感器及無線傳感器網(wǎng)絡的研究工作。國內(nèi)的一些科研單位和大學，如清華大學、中國科學院**自動化所、**工業(yè)大學等已經(jīng)初步開展了在傳感器及無線傳感器網(wǎng)絡方面的研究工作。從總體來講，國內(nèi)關于無線傳感器絡的研究還處于剛剛起步的階段，但是由于無線傳感器網(wǎng)絡是一門新興技術，國內(nèi)與國際水平差距并不很大，及時開展這項對人類未來生活影響深遠的前沿科技的研究，對整個國家的社會、經(jīng)濟將有重大的戰(zhàn)略意義。開展趨勢無線傳感器網(wǎng)絡的應用前景十分誘人。傳統(tǒng)應用有軍事、監(jiān)控、應急、環(huán)境、防空等領域，新興應用將涉及家用、企業(yè)管理、保健、交通等領域?？梢灶A計，將來無線傳感器網(wǎng)絡將無處不在。比方家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡負責平安、調(diào)控、節(jié)電、保健等；企業(yè)和社區(qū)采用無線傳感器網(wǎng)絡負責保衛(wèi)與平安、供給監(jiān)測、人口流動與車輛進出等；效勞業(yè)采用無線傳感器網(wǎng)絡負責商品流通、效勞環(huán)境秩序、金融流通平安等。各種社會活動中，無線傳感器網(wǎng)絡的應用更是舉不勝舉。應該看到，無線傳感器網(wǎng)絡才剛剛興起，它的技術、網(wǎng)絡和應用都還不十分成熟，有待研究開發(fā)。無線傳感器終端要到達希望的要求還會有很長一段開展歷程，可以由易到難，利用現(xiàn)有通信技術和系統(tǒng)(如無線市話)，逐步演進升級。無線傳感器網(wǎng)絡業(yè)務和網(wǎng)絡應用也需要不斷開發(fā)，形成新興應用領域。在技術方面，無線傳感器網(wǎng)絡的開展趨勢大致可以分為以下幾個方面:功能可剪裁、靈活可重構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議體系構(gòu)造無線傳感器網(wǎng)絡在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其他商務領域有廣闊的應用前景?？梢灶A計，隨著應用的增加，將會出現(xiàn)多種形式的無線傳感器網(wǎng)絡，在環(huán)境監(jiān)測應用中，需要靜止、低速的無線傳感器網(wǎng)絡；在軍事應用中，需要可移動、高速的無線傳感器網(wǎng)絡。這些不同形式的網(wǎng)絡使用的拓撲構(gòu)造、路由機制、管理方法等組網(wǎng)機制可能完全不同。它們對網(wǎng)絡的性能有很大的影響。目前提出的各種協(xié)議都是基于*種特定的應用而提出的，如何設計一種功能可剪裁、可以根據(jù)不同的應用需求自主重構(gòu)的靈活無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議體系構(gòu)造，將是一個非常具有挑戰(zhàn)性的工作。協(xié)議跨層優(yōu)化傳統(tǒng)的協(xié)議分層構(gòu)造嚴格限制只有相鄰層間才能交互信息。這種方式保證系統(tǒng)具有很好的層次性和伸縮性，易于修改和重用，但效率較低。在無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)中，由于資源嚴格受限，提高效率是系統(tǒng)設計的主要目標之一。因此人們提出了跨層優(yōu)化的概念，即不同層間可以共享信息并實現(xiàn)跨層操作，防止由于信息在各層間的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)引起的時間、能量方面的開銷。路由機制將不是以數(shù)據(jù)為中心，而是面向感知目的，并具有智能推理路由機制；無線傳感器網(wǎng)絡的信息平安和加密算法研究。另外能量仍然是影響無線傳感器網(wǎng)絡設計的一個重要的制約因素。三、課題所要研究的內(nèi)容及實施方案(主要研究內(nèi)容及預期成果，擬采用的研究方法、技術路線、實驗方案的可行性分析。)研究的主要內(nèi)容通過了解已有的機動車檢測的信息傳輸、信息分析等技術，結(jié)合Zigbee標準提出基于無線傳感器網(wǎng)絡的機動車性能檢測系統(tǒng)。目標是將無線傳感器網(wǎng)絡應用于機動車性能檢測系統(tǒng)。實現(xiàn)對機動車相關性能的數(shù)據(jù)的采集和傳輸。既節(jié)省了人力，又給機動車主帶來了方便。檢測點〔如速度檢測、尾氣檢測、前照燈檢測等〕通過自組織方式構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡，各個檢測點把檢測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關，然后網(wǎng)關再把數(shù)據(jù)通過Internet傳輸?shù)綑z測中心。機動車性能檢測系統(tǒng)由檢測點、網(wǎng)關節(jié)點和檢測中心組成，檢測中心負責收集檢測點的檢測數(shù)據(jù)、發(fā)布控制任務以及對數(shù)據(jù)分析、處理等任務。無線傳感器網(wǎng)絡應用于機動車性能檢測系統(tǒng)中將要采用的技術有節(jié)點定位技術、通信接口及控制技術等，其重點是：對采集過程中的數(shù)據(jù)進展抗干擾處理協(xié)議跨層設計對檢測節(jié)點的能量管理檢測中心對檢測點的控制檢測中心對對數(shù)據(jù)進展分析、處理預期結(jié)果檢測節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)融合后按照設計好的通信協(xié)議經(jīng)過傳感器網(wǎng)絡發(fā)送至檢測中心接收主機，檢測中心的效勞器接收檢測節(jié)點由網(wǎng)絡發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包。解析、存儲后進展檢測、診斷和預測。研究方法、技術路線、實驗方案的可行性分析1.采用直接序列擴頻技術〔DSSS：DirectSequenceSpreadSpectrum〕以及相移鍵控〔PSK〕技術，可以有效抗干擾及抗多徑效應。2.傳感器網(wǎng)絡存在能量的約束，減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量能夠有效地節(jié)省能量。節(jié)約傳感器節(jié)點能量，延長無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期，可以通過休眠機制、MAC協(xié)議、路由協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、過失控制、網(wǎng)絡拓撲構(gòu)造控制等節(jié)能策略來實現(xiàn)。另外Zigbee協(xié)議為無線傳感器網(wǎng)絡及大量基于微控制的應用提供了互聯(lián)互通的國際標準?；诘捅惧X、低功耗、應用簡單的IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡工作在免申請的ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)療)頻段，為相關應用的開展提供了一個契機。3.檢測中心采用Matlab和數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進展處理和分析。四、課題研究的創(chuàng)新之處(研究內(nèi)容、擬采用的研究方法、技術路線等方面有哪些創(chuàng)新之處。)創(chuàng)新點：將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用于機動車性能測試系統(tǒng)比傳統(tǒng)網(wǎng)絡本錢低、功耗低。考慮了能量管理的問題。五、工作量及工作進度安排(包括文獻查閱、方案設計與實現(xiàn)、計算與實驗、論文書寫等)起止日期課題階段工作進程2009.01~2009.032009.04~2009.072009.08~2009.092009.10~2009.122010.01~2010.03調(diào)研、查閱文獻資料，掌握傳感器技術、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)通信技術以及無線傳感器網(wǎng)絡的部署、初始化、數(shù)據(jù)管理和拓撲構(gòu)造等。完成無線傳感器網(wǎng)絡的通信模塊、處理器模塊、傳感器模塊以及存儲模塊的設計以及檢測中心對檢測點的控制，基于低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議的研究。測試系統(tǒng)的軟件設計儀器現(xiàn)場性能調(diào)試與修改完善學位論文的撰寫、修改與完成六、國內(nèi)外主要參考文獻〔列出作者、論文名稱、期刊名稱、出版年月〕序號參考文獻名稱[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21]吳萍.車輛性能檢測中實時數(shù)據(jù)采集的軟件實現(xiàn)[D].**理工大學學位論文,2005.CC24202.4GHzIEEE802.15.4/ZigBee-readyRFTransceiverDatasheet[EB/CD].MicrochipTechnologyInc.,2006.*利民，李建中，陳渝，朱紅松.無線傳感器網(wǎng)絡[J].清華大學.2005.王殊，閻毓杰，胡富平，屈曉旭.無線傳感器網(wǎng)絡的理論與應用.航空航天大學[J].2007.HolgerKarl,AndreasWillig.ElectronicsIndustry.2006.周賢偉.無線傳感器網(wǎng)絡與平安[J].國防工業(yè).2007.宋文.無線傳感器網(wǎng)絡技術與應用[J].電子工業(yè).2007.史國生,*為公.非接觸光電式速度傳感器的研究與應用[J].傳感器技術,2002,21(10).37-39.陳平.非接觸測速信號的接口設計[J].**工程學院學報,1995,9(2):7-9.李文仲,段朝玉.ZigBee無線網(wǎng)絡技術入門與實戰(zhàn)[M].：航空航天大學.2007.李靜.基于動態(tài)傳感技術的車輛制動性能檢測技術的研究與應用[D].**理工大學學位論文,2007.IEEEputerSocietyLANMANStandardsmittee.IEEEStd802.11-19,WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysical(PHY)specifications.1999GuibasL.Sensing,trackingandreasoningwithrelations.IEEESignalProcessingMagazine,2002,(19)2:73~85.王秀梅,*乃安.利用2.4GHz射頻芯片CC2420實現(xiàn)ZigBee無線通信設計[J].國外電子元器件,2005(3)：59-62任豐原，黃**，林闖.無線傳感器網(wǎng)絡.軟件學報，2003，14(7):1282~1291.周天佑.汽車檢測技術開展概況[J].汽車維護與修理，2002,(05)：18～10岳榴，李忠利.汽車性能實驗測試與分析系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].汽車技術，2001(3)EdCallaway,PaulGorday,andLanceHester,JoseA.GutierrezandMarcoNaeve,BobHeile,VenkatBahl.“HomeNetworkingwithIEEE802.15.4:ADevelopingStandardforLow-RateWirelessPersonalAreaNetworks〞.IEEEmunicationsMagazine,August.2002,pp.70-77G.Asadaetal.,“WirelessIntegratedNetworkSensors:LowPowerSystemsonaChip,〞ESSCIRC,September.1998,pp.9–16.KuroseJF,RossKW,etal.puternetworking:ATop-DownApproachFeaturingtheInernet.2nded.Ad