基于无线传感器网络的机场活动设备监控系统研究

摘要

本文在对机场停机坪现场指挥工作深入调研的基础上，以无线传感器网络技术为底层核心，以C＃/GIS/SQL技术为上层支撑，构建了一套机场活动设备监控系统。 在研究对比各种无线电定位技术的基础上，根据机场强电磁干扰的特点与各种技术的实现成本等因素，选择无线传感器RSSI定位技术作为系统基本定位原理。并针对因无线传感器网络部分固定节点信号被阻挡而造成误差的情况，改进了经典算法，通过设置残差门限使之能够辨别被阻挡点，进而在定位算法中剔除其RSSI值，提高定位精度，仿真显示，该方法切实可行。此外还提出了一种基于RSSI一距离查表法的联合判定算法，该算法通过综合分析信号包传递过程及RSSI/LQI特性，解决了伴随查表法出现的同一RSSI值对应多个不同距离值的选取问题，优化了定位精度。在无线传感器网络硬件平台部分，使用符合ZigBee2006规范的CC2431开发套件完成了无线传感器网络的构建，并使用IAR Embedded Workbench for MCS-51编程环境对Z-Stack进行功能扩充和调整，并通过Packet Sniffer软件进行网络分析。在监控中心软件设计部分，使用ESRI ArcView软件编制了国内某机场的停机坪电子地图。通过Mathworks Matlab软件编制定位算法，并编译成组件供监控软件调用。应用Microsoft Visual Studio.NET 2005软件调用集成式GIS开发组件MapOb jects和SQL Server 2005数据库编制了监控中心软件。 通过仿真实验，定位算法切实可行，定位速度快，精度符合要求，能够实现监视整个停机坪上特种车辆的活动，并对危险情况进行预警，可以满足机场停机坪现场指挥的实际需要。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景、目的及意义

1.2国内外研究应用现状

1.3论文的主要工作

1.4论文的结构安排

第二章 系统性能及抗干扰分析

2.1系统性能

2.2 WSN干扰与抗干扰分析

2.3系统构架与运行流程

2.4小结

第三章 无线传感器网络定位算法研究

3.1节点定位算法的评价标准研究

3.2无需测距的定位技术分析

3.3基于测距的定位技术分析

3.4基于RSSI的定位算法研究

3.4.1 RSSI基本算法研究

3.4.2 RSSI-距离查表法的改进

3.4.3基于残差检验的障碍检测算法与仿真

3.4.4加权最小二乘定位算法的应用

3.5小结

第四章 基于ZigBee的嵌入式程序

4.1 ZigBee结构分析

4.1.1底层结构分析

4.1.2上层结构分析

4.2硬件平台选取

4.3程序设计及结果分析

4.3.1运行过程分析

4.3.2部分代码设计与分析

4.3.3程序测试

4.4小结

第五章监控中心程序设计

5.1软件总体设计

5.2 GIS方案设计

5.2.1 GIS方案选取

5.3.1 GIS源数据处理

5.3接口设计

5.3.1通讯接口描述

5.3.2接口通讯

5.4定位模块设计

5.4.1编程工具的选择

5.4.2定位实现

5.5操作界面设计

5.5.1人机交互界面设计

5.5.2 MapObjects的集成

5.6 数据库的设计

5.6.1数据库的选择

5.6.2数据库的逻辑结构

5.7程序调试与后续扩展

5.8小结

结论

致谢

参考文献

发表论文和科研情况说明