無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種無(wú)線通信設(shè)備的廣泛應(yīng)用，人們的生活和工作環(huán)境中充斥了越來(lái)越多的電磁輻射。電磁輻射對(duì)于人體有著潛在的危害，有必要去監(jiān)測(cè)日常生活和工作環(huán)境中的電磁輻射，將其反饋給監(jiān)測(cè)者。考慮到電磁輻射的密集型和廣泛性，采用傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)難以進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)，而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，WirelessSensorNetwork)可以通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)間的通信，較好地監(jiān)測(cè)一定環(huán)境內(nèi)的無(wú)線輻射，并且具有自組織性和可擴(kuò)展性，適

2、合電磁輻射的監(jiān)控。因此，本文將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于輻射監(jiān)控領(lǐng)域，提出了無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。本文主要探討了無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、物理層節(jié)點(diǎn)和無(wú)線網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試，并提出了適用于無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)接入媒體接入控制(MAC，MediunAccessControl)協(xié)議，最后研究并實(shí)現(xiàn)了定位算法。
　　 無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有輻射監(jiān)控功能，可以監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。本文首先討論了網(wǎng)絡(luò)的系

3、統(tǒng)框架和協(xié)議體系設(shè)計(jì)過(guò)程，并提出了三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于簇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簇內(nèi)綜合采用了星形結(jié)構(gòu)和Mesh結(jié)構(gòu)，可以有效覆蓋較大區(qū)域、支持密集的節(jié)點(diǎn)分布，并具有較好的拓展性。
　　 在此基礎(chǔ)上，本文獨(dú)立開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)了無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的物理層，包括電磁輻射監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)以及定位模塊的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)調(diào)試，物理層節(jié)點(diǎn)之間可以有效傳輸數(shù)據(jù)、穩(wěn)定工作。
　　 此外，本文提出了一種適用于無(wú)線

4、輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)接入MAC協(xié)議——R-MAC協(xié)議。與傳統(tǒng)的握手機(jī)制相比，R-MAC協(xié)議旨在簡(jiǎn)化接入流程，減小協(xié)議的冗余度。該協(xié)議通過(guò)引入隨機(jī)接入階段和分配傳輸階段，綜合了競(jìng)爭(zhēng)類和分配類協(xié)議的特點(diǎn)，可以較好應(yīng)用于無(wú)線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。利用OPNET軟件對(duì)該協(xié)議進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明R-MAC協(xié)議與傳統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)類協(xié)議相比，網(wǎng)絡(luò)吞吐量得到了較好提升并且改善了延時(shí)性能。
　　 本文還介紹了應(yīng)用層設(shè)計(jì)，包括應(yīng)用層軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程和定位技術(shù)的

5、研究。應(yīng)用層軟件是基于.NET平臺(tái)的C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)功能。對(duì)定位技術(shù)的研究是本文的一個(gè)重點(diǎn)，定位技術(shù)采用MDS-MAP算法和基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI，ReceivedSignalStrengthIndicator)的測(cè)距技術(shù)。詳細(xì)分析了MDS-MAP算法和RSSI測(cè)距技術(shù)，并利用Matlab對(duì)該算法進(jìn)行了不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的仿真。仿真結(jié)果表明在連通度較好的網(wǎng)絡(luò)中，該算法具有較好性能，定位誤差較小。本文在應(yīng)用層軟