基于zigbee技術的飛機機身強度測試節(jié)點及傳輸算法研究.pdf

1、各類型號的飛機在飛行過程中，機身尤其是機翼部分會遇到比較復雜的受力情況。當飛機以高速飛行的時候，升力與重力更是會給機身以很大的壓力，造成過載現(xiàn)象。為了能承受高過載量，確保穩(wěn)定飛行，需要強度非常優(yōu)秀的飛機機身。因此，飛機機身在各類情況下，尤其是極限情況下的形變和強度特性測試，是飛機試飛和定型工作中的重要內容。
　　當前的飛機強度測試場景主要分為兩種，一種是探傷類測試，以使用激光、超聲波等手段進行無損探傷為主；而在風洞、靜力、沖擊測試

2、等需要動態(tài)的、大面積的數(shù)據(jù)的場合，則通常采用壓電元件（應變片等）加上信號線、電橋電路、運放、ADC芯片、微處理器芯片構成的有線測量方案。此類方案的主要缺點在于系統(tǒng)中的應變片等傳感器是通過信號線連接的，所以整個測試系統(tǒng)的線路非常繁雜，而這使得系統(tǒng)的安裝和拆卸變得很困難，在一定程度上影響了飛機強度測試工作的速度和效率。
　　ZigBee是一種最近比較流行，并且相對成熟的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。它具有功耗低、網(wǎng)絡容量大、通信保密性好、信道較多、

3、支持的拓撲類型多等一系列優(yōu)點，非常適合用在大型、超大型的測試網(wǎng)絡中。這為飛機機身強度測試系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡化提供了通信技術基礎。
　　本文的主要工作在于，創(chuàng)新性的將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡應用在飛機機身強度測試這一領域中，并為此研制了全功能的智能測試節(jié)點，且對節(jié)點組成的網(wǎng)絡的拓撲結構做出了自己的思考和優(yōu)化。
　　為了提升測試精度，我們在ADC芯片選型、測試電路調試、測量單元物理結構等方面均做了優(yōu)化；而為了使測量系統(tǒng)在升級到超大規(guī)

4、模節(jié)點時仍然具有可行性（實用中可能有10K級別的測量節(jié)點），我們在 ZigBee網(wǎng)絡拓撲設計、通信算法優(yōu)化方面做了比較多的設計和仿真工作，設計了“樹形網(wǎng)廣播對時”方案和“樹形網(wǎng)+菊花鏈子網(wǎng)”兩種信號傳輸或網(wǎng)絡拓撲方案；在測試中，使用工程塑料板模擬了飛機機身，并安裝了測試節(jié)點，變換了幾種形變情況，進行了形變實際測試；為了克服實際使用的節(jié)點數(shù)量不夠的困難，使用軟件仿真了我們的網(wǎng)絡拓撲，并實際制作了若干節(jié)點，進行了網(wǎng)絡通信測試；通信中，使用P

5、acket_Sniffer抓包軟件對測試節(jié)點的無線數(shù)據(jù)進行了抓包分析，對方案設計進行了對比和校正，確保了我們的實驗用小規(guī)模ZigBee測試網(wǎng)絡通信的正常進行，檢驗了方案的可行性。
　　最終，我們的軟件仿真（基于 Linux下的NS2軟件）、實際測試（基于 Z-Stack協(xié)議棧修改軟件協(xié)議）、通信抓包測試均得到了比較符合預期的結果，證明了本方案的可行性，對飛機機身強度測試工作的無線傳感網(wǎng)絡化做出了自己的探索，并在展望中提出了論文研究