分布式压力测试系统中的以太网接口无线通信技术研究

摘要

冲击波是武器弹药威力研究的重要参数，可以为武器弹药的毁伤效能评估及地面防护提供有力依据。随着分布式测试技术和无线通信技术的飞速发展，出现了基于ZigBee和蓝牙等无线通信的分布式压力测试系统。当爆炸场测试节点数量增多、数据容量增大以及测试要求提高时，对爆炸后无线数据回收速率提出了更高的要求。针对以上问题，本文具体研究内容如下:
　　一、结合以太网通信技术，将以太网接口的无线通信模块应用到分布式压力测试系统中，设计了具有无线通信功能的冲击波压力测试节点。该节点主要由以太网接口式无线通信电路、ICP传感器、信号调理电路、信号采集存储电路和电源电路等几部分组成，可以对冲击波信号进行采集、存储，并将采集到的信号通过无线通信模块发送至无线控制终端，以便后续数据处理。
　　二、本文构建了分布式压力测试系统的专属无线局域网络。该网络主要由测试节点、覆盖AP、中继AP、接入点AP和控制终端组成。在该网络中，一方面根据链路预算法对前端覆盖范围进行了预测，覆盖半径可达216米，且能在测试现场迅速组建;另一方面，通过增加无线中继来加大无线通信的距离，实现了控制中心对远距离处测试场中测试节点的集中管理。实验中，不仅对无线测试节点的电路功能及无线局域网的通信功能进行了验证，且无线覆盖距离达到了200米，无线数据传输速率最低也可达1200kbps。在此基础上，针对2.4GHz无线信号的传播特性进行了信道建模，用实测信号建立了近地电磁波信号的对数衰减模型，该模型表明无线信号会随覆盖距离的增加而呈对数衰减的趋势，并用相同环境下的测试数据验证了模型的合理性，即模型所得205米的覆盖距离与实验环境下所得有效覆盖距离200米十分接近。最后，对中继的远距离传输进行了实验，实验中无线传输距离达到了2公里。
　　在实际弹药爆炸试验中，本文所研究的以太网接口无线通信系统具有良好的稳定性和可靠性，且具有一定的实用价值。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究的背景、目的和意义

1．2 国内外分布式测试系统通信技术发展与现状

1．3 本文章节安排

第二章 以太网传输及分布式测试系统基本理论

2．1 以太网传输基本理论

2．1．1 OSI参考模型和TCP／IP分层模型

2．1．2 以太网CSMA／CD访问机制

2．1．3 以太网传输介质

2．2 分布式测试系统基本理论

2．2．1 分布式测试系统基本概念

2．2．2 分布式测试系统基本类型和特点

2．2．3 无线分布式测试系统传输协议介绍

2．2．4 无线分布式测试系统体系结构

2．3 本章小结

第三章 以太网接口无线通信的测试节点硬件和相关软件设计

3．1 以太网接口的无线通信电路设计

3．1．1 以太网驱动电路设计

3．1．2 以太网接口电路测试

3．1．3 无线通信电路设计

3．2 信号记录电路

3．2．1 冲击波信号调理电路设计

3．2．2 数字电路

3．3 系统电源电路

3．4 系统关键软件设计

3．4．1 FPGA主程序

3．4．2 控制终端应用软件

3．5 本章小结

第四章 分布式压力测试系统无线局域网络设计

4．1 压力测试系统无线局域网络规划原则

4．1．1 无线网络容量规划

4．1．2 无线网络覆盖半径预算

4．1．3 无线局域网络的频率规划

4．1．4 覆盖方式选择

4．2 分布式压力测试无线局域网络总体方案确定

4．3 AP的选择和参数配置

4．3．1 AP的选择

4．3．2 AP参数配置

4．4 本章小结

第五章 实验验证及数据分析

5．1 无线测试节点电路功能验证

5．2 无线局域络网组网能力测试

5．2．1 AP挂载能力测试

5．2．2 中继AP远距离传输测试

5．3 2．4 GHz频段无线局域网络覆盖距离测试

5．3．1 2．4 GHz频段无线局域网络覆盖距离分析

5．3．2 模型验证

5．4 无线传输速率对比实验

5．5 分布式压力测试系统实测实验

5．6 本章小节

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参与课题情况

致谢