433MHz无线节点设计及组网研究

摘要

无线传感器网络凭借其轻质、经济和易维护等优点，在结构健康监测领域得到了越来越广泛的应用。然而，无线信号的传播会伴随着能量的衰减，包括路径损耗和穿透损耗。当无线传感器处于封闭或半封闭的结构中发射时，巨大的穿透损耗可能导致无线信号无法穿透结构，大大限制了无线传感器网络在结构健康监测中的应用。针对上述问题，本文提出了一种具有结构穿透能力的433MHz无线应变节点的设计方法，并且研究了433MHz无线节点的组网设计。本文主要内容和创新工作如下：
　　第一，本文针对结构健康监测中应用的无线传感器网络节点结构穿透能力差的问题，提出了一种具有结构穿透能力的433MHz无线应变节点的设计方法。实验证明，该节点能够用于应变监测，且该节点的结构穿透能力强于Telosb节点，功耗小于Telosb节点。
　　第二，本文基于面向高吞吐量的多信道基站网络架构和433MHz无线节点，设计了多信道基站节点和双射频中转节点。实验证明，多信道基站节点能够实现提升网络吞吐量的功能，双射频中转节点能够实现无线数据包的中转功能。
　　第三，本文针对无线传感器网络节点无线参数配置困难的问题，设计了无线节点动态配置软件，该软件采用无线的方式能够在线地重新配置叶子节点的无线参数。搭建实验系统，验证了无线节点动态配置软件的功能。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究意义与主要内容

第二章 433MHz无线应变节点的设计和研发

2.1 433MHz无线应变节点的总体设计

2.2 433MHz无线应变节点的硬件研制

2.3 433MHz无线应变节点的软件研制

2.4 本章小结

第三章 多信道基站节点和双射频中转节点的软硬件设计和研发

3.1 多信道基站网络架构

3.2 多信道基站节点的总体设计

3.3 多信道基站节点的硬件设计和研发

3.4 多信道基站节点的软件设计和研发

3.5 双射频中转节点的总体设计

3.6 双射频中转节点的硬件设计和研发

3.7 双射频中转节点的软件设计和研发

3.8 本章小结

第四章 无线节点动态配置软件的设计和研发

4.1 无线节点动态配置软件的总体设计

4.2 无线节点动态配置上位机软件开发环境

4.3 无线节点动态配置上位机软件的设计和研发

4.4 无线节点动态配置下位机软件的工作流程

4.5 本章小结

第五章 433MHz无线节点的性能验证和组网性能验证

5.1 433MHz无线应变节点的性能测试

5.2 433MHz无线节点的无线传感器网络组网性能测试

5.3 无线节点动态配置软件的功能验证

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文