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基于无线传感网的落水集装箱定位系统研制

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 无线传感网及其应用

1.3 无线传感网定位研究现状

1.4 本文研究内容与工作安排

第2章 无线传感网协议及其定位技术

2.1 无线传感网

2.1.1 无线传感网的体系架构

2.1.2 无线传感网的特点

2.2 ZigBee/802.15.4网络协议

2.2.1 IEEE802.15.4协议内容简介

2.2.2 ZigBee网络体系结构

2.2.3 ZigBee协议栈体系结构

2.3 无线传感网定位技术分类

2.3.1 基于无线传感网(WSN)的定位算法分类

2.3.2 基于测距的定位算法

2.3.3 节点坐标计算方法分类

2.4 本章小结

第3章 系统实验平台的硬件设计

3.1 水面探测节点的硬件设计

3.1.1 嵌入式微处理器

3.1.2 CC2530无线通信模块

3.1.3 GPS定位模块

3.2 水声信标节点的硬件设计

3.3 水声信号收发单元

3.3.1 水声信号发送电路

3.3.2 水声信号接收电路

3.3.3 整形滤波电路

3.3.4 鉴频电路

3.4 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 ZigBee软件开发平台

4.2 ZigBee网络的组建

4.3 数据信息的采集

4.3.1 GPS模块信息的采集

4.3.2 测距信息的采集

4.4 数据显示界面

4.4 本章小结

第5章 系统实验结果及分析

5.1 实验实物环境介绍

5.2 实验过程介绍

5.2.1 GPS定位实验结果

5.2.2 节点测距实验结果

5.2.3 节点定位实验

5.3 实验误差分析

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

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摘要

随着海洋运输业的发展,越来越多的物品以集装箱的形式进行航运运输。伴随而来的集装箱落水事故也相对于以前有所增加。集装箱落水事故的发生,直接造成了人们巨大的经济利益损失,甚至有的集装箱装载着一些危险化学物品,落水后对海洋环境造成严重污染。因此对落水集装箱的及时打捞成为了当务之急,然而对落水集装箱的快速定位是对集装箱进行及时打捞的前提。
  无线传感网是由无线传感器节点通过自组织方式形成的动态网络,在环境监测、信息采集、目标探测定位以及目标追踪等领域有着广泛的应用。相对于传统的落水集装箱探测定位技术,无线传感网具有自组织、低功耗、低成本以及节点部署方便等优点,所以在落水集装箱的探测定位中,无线传感网发挥着不可替代的作用。
  本文基于无线传感网提出了一套对落水集装箱进行快速定位的系统。首先是设计了一套水声信号收发单元,用于实现基于水声信号处理的水下测距功能,在此基础上还设计了水面探测节点、安装在集装箱上的信标节点和控制中心的数据显示界面。布置在水面的探测节点利用ZigBee协议以自组织的方式形成一个无线传感网,从而使水面探测节点能够以有序的方式发射水声信号,与被探测的信标节点建立通信联系,实现基于TOF水面的探测节点和信标节点之间的测距。论文编写了水面探测节点、信标节点以及控制中心数据显示界面的软件程序,结合一定的节点坐标计算方法,在实验室和大型水池分别做了测试,给出了测试结果,实现了对落水集装箱的定位功能。

著录项

  • 作者

    陈辉;

  • 作者单位

    大连海事大学;

  • 授予单位 大连海事大学;
  • 学科 电子与通信工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 王莹,李建文;
  • 年度 2017
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U695.22;TN925.93;
  • 关键词

    无线传感网; 落水集装箱; 定位系统; 水声信号处理;

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