基于RFID的水下潜器内部环境监测及人员定位技术的研究

摘要

我国是一个拥有广阔海域的沿海大国，丰富的海洋资源引来了一些国家的争夺。在捍卫国家领海安全的过程中，水下潜器扮演着至关重要的角色。然而，水下潜器内部结构复杂，人员相对分散，因此，我们迫切需要提供一种更为准确、及时的水下潜器内部环境监测及人员定位系统，做到艇员信息、环境信息快速传递，同时实现基本数据的快速统计，为指挥员有效指挥提供依据，为艇员人身安全提供保障。本课题就是从这个角度出发，设计并实现了水下潜器内部环境的实时监测以及艇员的信息化管理。
　　 本文首先对现有人员定位技术、无线传感器网络(WSN)技术和环境监测技术的研究现状进行分析，并在深入研究射频识别(RFID)、WSN、系统组网技术的基础上，选取了适合本系统的RFID和WSN融合方式、通信技术和网络拓扑结构。其次，本文对几种RFID定位算法进行了研究，选取LANDMARC系统和区域定位法相结合的方式进行艇员定位，并针对原有LANDMARC系统的不足之处提出误差自校正的改进方案，提高系统定位精度。
　　 本文详细分析了系统的实际需求，提出了基于RFID的水下潜器内部环境监测与人员定位系统的总体设计方案，并从系统层次结构和功能结构两方面进行了详细阐述。在此基础上，对系统的软硬件分别进行了总体设计，给出了系统软件的总体框架、功能模块以及数据库的详细设计。
　　 本文最后根据系统软件的总体设计方案，以Visual studio2008作为开发环境，利用C＃语言实现了系统软件的操作员登录、设备管理、舱室管理、艇员管理、监控主机实时运行子系统、报警等功能模块。在完成系统上位机软件设计与实现工作的基础上，对其进行了功能和性能测性。测试结果表明该系统软件可以实现人员定位、环境监测、报警功能等基本功能，并能长久、稳定的运行，其可靠性和实时性均能满足用户需求。