基于TD-SCDMA的电磁频谱监测终端设计与实现

摘要

本学位论文的研究课题来源于国家重大科技专项“传感器网络电磁频谱监测关键技术研究”(编号:2010ZX03006-002-01)，主要工作是基于TD-SCDMA的电磁频谱监测系统终端的设计与实现。本文根据监测系统的实际应用需求，给出了监测终端的总体设计方案，设计并实现了监测终端的各个功能硬件模块，编写完成了相应的嵌入式软件，并将研制完成的监测终端与监测中心进行了成功联调。
　　 主要包含以下内容:
　　 第1章叙述了课题的研究背景以及国内外TD-SCDMA与无线传感器网络融合的研究现状，并对本学位论文的主要内容和各章节安排进行了说明。
　　 第2章基于电磁频谱监测系统的应用场景和设计要求，设计了基于TD-SCDMA的电磁频谱监测系统终端的总体方案。
　　 第3章设计和实现了TD-SCDMA与无线传感器网络融合网关。其硬件平台以ARM9为核心主控模块，连接TD-SCDMA通信模块、无线传感器网络模块和GPS模块;在搭建的嵌入式软件平台上，编写完成了监测终端的相应控制软件。
　　 第4章设计和实现了与无线传感器网络子节点相连接的频谱监测单元，搭建了相应的软硬件平台，设计了频谱监测单元各个模块的数据传输方式，并给出了频谱感知和监测的具体流程。
　　 第5章对研制完成的监测终端进行了测试，并将监测终端在实际使用场景下与监测中心进行联合调试。结果表明:监测终端实现功能正确，工作稳定，满足设计要求。

目录

声明

摘要

缩略语

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 论文的主要内容和各章节安排

第2章 基于TD-SCDMA的电磁频谱监测终端总体方案

2．1 基于TD-SCDMA的电磁频谱监测系统总体方案

2．1．1 监测系统应用场景

2．1．2 监测系统总体方案

2．1．3 监测中心设计方案

2．2 监测终端总体设计方案

2．2．1 监测终端设计要求

2．2．2 无线传感器网络结构方案论证

2．2．3 监测终端总体实现方案

2．3 本章小结

第3章 融合网关的设计与实现

3．1 融合网关设计方案

3．2 融合网关硬件平台设计与实现

3．2．1 主控模块

3．2．2 TD-SCDMA模块

3．2．3 无线传感器网络模块

3．2．4 GPS模块

3．2 融合网关软件平台设计与实现

3．2．1 交叉编译环境搭建

3．2．2 操作系统内核配置

3．2．3 建立根文件系统

3．2．4 Linux下USB多端口设备配置

3．2．5 软件工具的移植和配置

3．3 融合网关软件的设计与实现

3．3．1 初始化TD-SCDMA模块

3．3．2 无线传感器网络节点软件设计

3．3．3 数据传输格式设计

3．3．4 Socket网络编程

3．4 本章小结

第4章 频谱监测单元的设计与实现

4．1 频谱感知技术研究

4．1．1 本地频谱感知方法介绍

4．1．2 本地频谱感知方法比较

4．2 频谱监测单元实现方案

4．2．1 频谱监测单元应用场景

4．2．2 频谱监测单元设计要求

4．2．3 频谱监测单元总体方案

4．3 频谱监测单元硬件的设计与实现

4．3．1 核心控制模块

4．3．2 电源模块

4．3．3 射频模块

4．4 频谱监测单元软件的设计与实现

4．4．1 检测信道占用情况方案

4．4．2 建立信道状态表方案

4．4．3 数据传输方案

4．4．4 频谱监测单元软件的实现

4．5 本章小结

第5章 监测终端的测试与联调

5．1 监测终端的测试

5．1．1 融合网关软硬件平台的测试

5．1．2 频谱监测单元的测试

5．2 监测系统的联调

5．3 调试中遇到的问题及解决方案

5．4 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果