導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇無線通訊技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。

1短距離無線通信技術簡介

近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數據速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。

2藍牙(Bluetooth)技術

“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。

藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。

作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。

3超寬帶(UWB)技術

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式,它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下:

(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。

(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。

(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。

(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。

(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。

(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。

(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。

篇2

前言

目前，我國大型石化企業在廠內的通訊方式，一般仍然采用傳統的有線傳輸方式，即依靠有線通訊電纜來傳輸信號，配合以傳統的程控交換機和防爆電話，防爆揚聲器等等設備終端來實現在防爆區與非防爆區之間的通訊。這樣的通訊系統龐大，線纜眾多不易于人員維護，加之廠區內部腐蝕性氣體，工作環境，自然環境等經年累月極容易造成設備的線纜損壞，影響通訊，由于是有線電纜連接在事故發生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷，對企業的事故救援，員工的人身安全，都造成巨大的損失。所以要大力發展無線通訊網絡在企業的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

石化工廠廠區面積大，人員分布散，防爆區內移動作業人員和零散作業人員眾多。無線通訊系統對滿足人員通訊需要，加強防爆區內分布人員的動態管理，優化廠區網路結構，實現企業安全生產，調度指揮的有線，無線互聯互通，相互結合的信息傳遞，保證企業安全高效的生產具有十分重大的現實意義。

2、常用的無線通訊技術分析

目前廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。 2.1 數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境，能夠提供標準RS-232接口，可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接，實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟，標準統一。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟，相應的設備價格的降低，使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時，數傳電臺的相關技術也在不斷發展，智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。

2.2 擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力，以及保密、多址、組網、抗多徑等，同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點，特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線（微波）進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備，可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離（可達50km）、高速（可達百Mbps）無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。

3、短距離無線通訊技術簡介

“藍牙（Bluetooth）”是一個開放性的、短距離無線通訊技術標準，也是目前國際上最新的一種公開的無線通訊技術規范。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯，使得近距離內各種通訊設備能夠實現無縫資源共享，也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通訊。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動通訊設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通訊。 藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎，采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術，為固定與移動設備通訊環境建立一個特別連接。作為一個新興技術，藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處，如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問，藍牙技術已成為近年應用最快的無線通訊技術，它必將在不久的將來滲透到生活的各個方面。

4、超寬帶(UWB)技術研究

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末，此前主要作為軍事技術在雷達等通訊設備中使用。隨著無線通訊的飛速發展，人們對高速無線通訊提出了更高的要求，超寬帶技術又被重新提出，并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通訊方案。與常見的使用連續載波通訊方式不同，UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息，通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz，因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通訊的同時，UWB設備的發射功率卻很小，僅僅是現有設備的幾百分之一，對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通訊方式，它有望在無線通訊領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下：

4.1 抗干擾性能強：UWB采用跳時擴頻信號，系統具有較大的處理增益，在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。 4.2 傳輸速率高：UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s，有望高于藍牙100倍。 4.3 帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾個GHz。超寬帶系統容量大，并且可以和目前的窄帶通訊系統同時工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少：通常情況下，無線通訊系統在通訊時需要連續發射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發送出去，并且在需要時才發送脈沖電波，所以消耗電能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表現在兩方面：一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據；另一方面是系統的發射功率譜密度極低，用傳統的接收機無法接收。 4.6 發送功率非常小：UWB系統發射功率非常小，通訊設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通訊。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。 4.7 成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術使用基帶傳輸，無需進行射頻調制和解調，所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件，系統結構簡化，成本大大降低，同時更容易集成到CMOS電路中。

5、結束語

總之，無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行，成本低，可以根據現場需求及時調整項目方案，靈活性好，系統的功能擴展方便，因此特別適合石化行業對通信鏈路的要求。

參考文獻

[1]方旭明，何蓉.短距離無線與移動通訊網絡[M].北京：人民郵電出版社，2004.

篇3

    前言

    目前,我國大型石化企業在廠內的通訊方式,一般仍然采用傳統的有線傳輸方式,即依靠有線通訊電纜來傳輸信號,配合以傳統的程控交換機和防爆電話,防爆揚聲器等等設備終端來實現在防爆區與非防爆區之間的通訊。這樣的通訊系統龐大,線纜眾多不易于人員維護,加之廠區內部腐蝕性氣體,工作環境,自然環境等經年累月極容易造成設備的線纜損壞,影響通訊,由于是有線電纜連接在事故發生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對企業的事故救援,員工的人身安全,都造成巨大的損失。所以要大力發展無線通訊網絡在企業的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

    石化工廠廠區面積大,人員分布散,防爆區內移動作業人員和零散作業人員眾多。無線通訊系統對滿足人員通訊需要,加強防爆區內分布人員的動態管理,優化廠區網路結構,實現企業安全生產,調度指揮的有線,無線互聯互通,相互結合的信息傳遞,保證企業安全高效的生產具有十分重大的現實意義。

    2、常用的無線通訊技術分析

    目前廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。 2.1 數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接,實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟,標準統一。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟,相應的設備價格的降低,使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數傳電臺的相關技術也在不斷發展,智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。

    2.2 擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線(微波)進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備,可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。

    3、短距離無線通訊技術簡介

    “藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通訊技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通訊技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通訊設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通訊。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通訊設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通訊。  藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通訊環境建立一個特別連接。作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通訊技術,它必將在不久的將來滲透到生活的各個方面。

    4、超寬帶(UWB)技術研究

    超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通訊設備中使用。隨著無線通訊的飛速發展,人們對高速無線通訊提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通訊方案。與常見的使用連續載波通訊方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通訊的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通訊方式,它有望在無線通訊領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下: 

    4.1 抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。  4.2 傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。  4.3 帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通訊系統同時工作而互不干擾。  4.4 消耗電能少:通常情況下,無線通訊系統在通訊時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。  4.5 保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。  4.6 發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通訊設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通訊。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。  4.7 成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。 

    5、結束語

    總之,無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行,成本低,可以根據現場需求及時調整項目方案,靈活性好,系統的功能擴展方便,因此特別適合石化行業對通信鏈路的要求。

    參考文獻:

    [1]方旭明,何蓉.短距離無線與移動通訊網絡[M].北京:人民郵電出版社,2004. 

篇4

1引言

智能建筑的核心是系統集成，而系統集成的基礎則是智能建筑中的通信網絡。隨著計算機技術和通信技術的發展和信息社會的到來，迫使現代建筑觀念不得不更新。在信息化社會中，一個現代化大樓內，除了具有電話、傳真、空調、消防與安全監控系統外，各種計算機網絡、綜合服務數字網等都是不可缺少的。只有具備了這些基礎通信設施，新的信息技術，如電子數據交換、電子郵政、會議電視、視頻點播、多媒體通信等才有可能進入大樓。使它成為一個名符其實的智能建筑。隨著分布式智能建筑控制系統技術的日益成熟和應用普及，在建筑設備自動化系統中控制將進一步分散，在網絡中傳遞的將更多的是管理信息，系統的集成則越顯得重要。

目前，由于人們信息需求的激增，以及計算機技術帶來的多媒體終端等先進的終端技術，智能建筑實現智能化的瓶頸往往在于它的通信網絡。可以說，通信網絡技術水平的高低制約了智能建筑的智能程度。為此，智能建筑中的通信網絡的設計是完成建筑智能化工程的重點所在。因此，在建設智能建筑時，需要在大樓的設計階段，就要融進通信網絡的設計。通信網絡主要分為兩大類，一類是有線網絡，一類是無線網絡。

2有線網絡

有線網絡是把分布在數公里范圍內的不同物理位置的計算機設備連在一起，在網絡軟件的支持下可以相互通訊和資源共享的網絡系統。有線網絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網中的各節點不可移動。特別是當要把相離較遠的節點聯結起來時，敷設專用通訊線路布線施工難度之大，費用、耗時之多，實是令人生畏。這些問題都對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞，限制了用戶聯網。

有線網絡需要使用以太網電纜和網絡適配器。雖然兩臺電腦可以通過以太網交叉電纜實現互聯，但是有線網絡一般還需要網絡結點設備，比如HUB集線器、交換機或者路由器，以實現更多電腦的互聯。以太網、集線器或者交換機都是比較可靠的，畢竟這方面的技術已經十分成熟。要出問題的話，一般也就是電纜連接松散導致網絡掉線。有線網絡性能十分優越。傳統的以太網連接只提供10Mbps的帶寬，但是現在普遍使用100Mbps的快速以太網帶寬，需要的也僅僅是更高一點的成本。而且現在硬件發展迅速，大多支持100Mbps，而且有些也已經開始支持千兆速率了。

在大量使用網絡資源的時候，有線網絡中的集線器很容易造成網絡擁堵。而如果使用以太網交換機的話，則完全可以避免這個問題，所增加的成本也僅僅是一臺集線器的費用。

對于接入互聯網的任何有線網絡來說，防火墻是最首要的考慮因素。眾所周知，集線器和交換機本身并沒有防火墻功能，對于使用這些網絡設備的家庭用戶，可以在主機電腦上安裝防火墻。而使用路由器的用戶，則可以利用路由器本身具有的防火墻模塊，在連接路由器的電腦上，打開配置頁面進行簡單配置即可。

3無線網絡

所謂無線網絡，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網絡，也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線技術及射頻技術，其與有線網絡的用途十分類似，而最大的不同在于傳輸媒介的不同，即利用無線電技術取代網線。無線網絡技術既可以節省鋪設線纜的昂貴開支，避免了線纜端接的不可靠性，同時又可以滿足計算機在一定范圍內可以任意更換地理位置的需要。近年來，無線網絡已能夠通過與廣域網相結合的形式提供移動Internet多媒體業務。無疑，無線網絡將以它的高速傳輸能力和靈活性在智能建筑中發揮重要作用。

在現今有線網絡條件下的寫字樓中，隨著公司員工數量的增加，導致了工位的增加，但辦公室的空間有限，一味擴大辦公室、增加桌椅會增加運營成本，并不是理想的解決辦法。同時，人員座位和部門辦公室的調整也都會造成很大的麻煩，而銷售及服務支持人員頻繁外出使座位閑置造成了公司資源的嚴重浪費。

無線網絡可以克服這些問題，例如：在裝備了無線網絡以后，惠普公司的移動辦公環境使工位不再是唯一的辦公地點，與以前相比，員工數量在增加，但辦公桌椅的數量卻減少了，因為每天都有外出的員工，而那些在公司工作的員工，只要找到一個空位置就可以開展工作。員工不管在辦公室的任何一個角落，都能隨意地發電子郵件、分享文檔及上網瀏覽，大大提高了工作效率，同時也降低了總體擁有成本。

4有線網絡與無線網絡的對比

與有線網絡相比較，無線網絡具有開發運營成本低、時間短，投資回報快，易擴展，受自然環境、地形及災害影響小，組網靈活快捷等優點。可實現“任何人在任何時間，任何地點以任何方式與任何人通信”，彌補了傳統有線網絡的不足。隨著IEEE802.11標準的制定和推行，無線網絡的產品將更加豐富，不同產品的兼容性將得到加強。現在無線網絡的傳輸率已達到和超過了10Mbps，并且還在不斷變快。目前無線網絡除能傳輸語音信息外，還能順利地進行圖形、圖像及數字影像等多種媒體的傳輸。

眾所周知有線網絡是通過網線將各個網絡設備連接到一起，不管是路由器，交換機還是計算機，網絡通訊都需要網線和網卡；而無線網絡則大大不同，目前我們廣泛應用的802.11標準無線網絡是通過2.4GHz無線信號進行通訊的，由于采用無線信號通訊，在網絡接入方面就更加靈活了，只要有信號就可以通過無線網卡完成網絡接入的目的；同時網絡管理者也不用再擔心交換機或路由器端口數量不足而無法完成擴容工作了。總的來說無線網絡相比傳統有線網絡的優點主要體現在以下兩個方面：

第一，無線網絡組網更加靈活。無線網絡使用無線信號通訊，網絡接入更加靈活，只要有信號的地方都可以隨時隨地將網絡設備接入到企業內網。因此在企業內網應用需要移動辦公或即時演示時無線網絡優勢更加明顯。

第二，無線網絡規模升級更加方便。無線網絡終端設備接入數量限制更少，相比有線網絡一個接口對應一個設備，無線路由器容許多個無線終端設備同時接入到無線網絡，因此在企業網絡規模升級時無線網絡優勢更加明顯。

但是無線網絡相比傳統有線網絡同樣存在著缺點：

1.傳輸帶寬方面：與有線網絡相同，無線網絡的數據傳輸也受到帶寬限制，而且由于無線電傳輸沒有外部屏蔽能力，因此帶寬實際受限程度要遠超有線網絡，即使最先進的無線網絡技術也只能達到54Mbps每秒，比起100Mbps網絡而言實在是小巫見大巫。

2.傳輸距離方面：有線網絡與無線網絡都有信號衰減，與有線網絡相比，無線技術由于在空氣中傳輸，隨著氣候條件的改變，衰減速率有高有低，往往實際有效距離達不到最大極限，尤其在電器設備使用頻繁的室內，使用距離更是大幅度縮短。

3.抗干擾能力方面： 有線網絡是通過加屏蔽層等技術抗干擾，必要時以光纖技術提供千兆級別的傳輸質量，而無線網絡沒有任何屏蔽能力，只能通過自身的無線信號發射強度以及頻率、頻跳等技術來增強抗干擾性能，也由此造成了成本、體積和使用上的區別。

4.安全性方面：無線網絡的信號沒有邊界，任何人都可能截獲，其安全性能的缺陷主要體現在如下幾個方面：

第一，加密密文頻繁被破譯，已不再安全。曾幾何時無線通訊最牢靠的安全方式就是針對無線通訊數據進行加密，加密方式種類也很多，從最基本的WEP加密到WPA加密。然而這些加密方式已被陸續破解，首先是WEP加密技術被黑客在幾分鐘內破解；繼而國外研究員將WPA加密方式中TKIP算法逆向還原出明文。

WEP與WPA加密都被破解，這樣就使得目前無線通訊只能夠通過自己建立Radius驗證服務器或使用WPA2來提高通訊安全了。

第二，無線數據sniffer讓無線通訊毫無隱私。用戶最不放心的就是由于無線通訊的靈活性，只要有信號的地方入侵者就一定可以通過專業無線數據sniffer類工具嗅探出無線通訊數據包的內容，不管是加密的還是沒有加密的，借助其他手段都可以查看到具體的通訊數據內容。然而從根本上杜絕無線sniffer又不太現實，畢竟信號覆蓋范圍廣泛是無線網絡的一大特色。所以說無線數據sniffer讓無線通訊毫無隱私是其先天不安全的一個主要體現。

第三，修改MAC地址讓過濾功能形同虛設。雖然無線網絡應用方面提供了諸如MAC地址過濾的功能，很多用戶也確實使用該功能保護無線網絡安全，但是由于MAC地址是可以隨意修改的，通過注冊表或網卡屬性都可以偽造MAC地址信息。所以當通過無線數據sniffer工具查找到有訪問權限MAC地址通訊信息后，就可以將非法入侵主機的MAC地址進行偽造，從而讓MAC地址過濾功能形同虛設。

5.適用范圍方面： 無線技術不同的固有屬性決定了它們大致的使用范圍，即使某些時候試圖強行使用不合適的技術也將沒有合適的產品。一般來說，無線網絡更適用于移動特征較明顯的網絡系統，而有線網絡則更適用于固定的，對帶寬需求較高的網絡系統。

5結語

因此，在智能建筑的設計過程中，通信網絡的選擇就要針對建筑物本身的使用功能進行分別選擇，多數為固定人員位置的宜選用有線網絡，多數為移動人員位置的宜選用無線網絡，若兩者兼具則應考慮實現有線網絡與無線網絡兼容使用。

篇5

中圖分類號：TP277.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在橋梁工程領域，隨著各類自然及人為災害的增加，對橋梁穩定性監測和預警的要求也越來越高。目前，橋梁監測主要集中在橋面、橋墩等橋體的監測，而對于橋梁橋墩所在基質（基礎地質條件）的監測卻相對較少。基質是橋梁穩定的重要基礎，當基質經過流水沖刷，地質條件發生變化時，橋墩的穩定性會隨基質變化直接影響整個橋梁的穩定性。

本文設計了一個基于CC2530無線傳感網絡，利用GPRS通訊及云服務器的橋梁基質監測系統。實現了將監測所得的各橋墩基質高度數據上傳至云服務器處理并預警的功能。

1 系統簡介

系統設計包含物聯網層、承載網絡和應用層三個部分，其中物聯網層將CC2530作為基礎，設計監測基質高度的無線傳感器，每個橋墩都安裝一個傳感器作為ZigBee無線網絡的終端或中繼設備。協調器與SIM900A通過串口進行數據通訊，控制SIM900A連接GPRS，通過GPRS網絡發送數據至服務器或接收來自服務器的指令。系統基礎結構如圖1所示。

根據ZigBee網絡的特點[1]，網絡內使用短地址進行通訊，而重新組網后短地址可能會發生變化，系統設計使用CC2530的長地址（IEEE地址）作為區分唯一設備的ID，長地址為64位全球唯一識別碼，不會更改。服務器數據庫保存橋墩的長地址，每次終端注冊時數據庫更新長地址對應的短地址。物聯網層與服務器通訊簡圖如圖2所示。

系統設計一座橋只有一個協調器和GSM模塊，即一座橋只有一個確定的IP地址和端口。如圖2所示，系統要與某座橋的某個橋墩進行通訊的步驟為：查詢橋墩綁定的長地址――查詢長地址對應的IP、端口及短地址――往IP和端口發送包含短地址的數據――IP對應的GSM模塊收到數據――發送到協調器――通過短地址發送到終端。如此，系統即可實現服務器與多座橋不同橋墩傳感器之間的通訊。

2 系統硬件設計

2.1 基質監測傳感器設計

由于橋梁橋墩基質測量的特殊性，沒有現成的即方便又經濟的傳感器可以使用，論文以CC2530為核心芯片設計了一款綜合測量和無線通訊傳感器。傳感器采用磁環+普通的霍爾傳感器作為測量部分[2]，CC2530作為中控部分，磁環和塑料墊片相隔放置于一定長度的PVC管中，一個磁環和墊片的高度為5 mm，即測量的精度為5 mm。傳感器樣機如圖3所示。

圖中所示為橫向放置，正常安裝時為豎向安裝，傳感器底座和PVC管為一體，穿過CC2530電路板，兩者之間可以相互移動，當有位移時，電路板上的霍爾傳感器感應到變化則通知CC2530產生一次中斷，每產生一次中斷移動5 mm距離。傳感器在橋墩上安裝的示意圖如圖4所示。

由圖4可知，無線傳感器的CC2530部分與大鋼管為一體，安裝固定在橋墩上，底座、PVC管同小鋼管固定，PVC管穿過CC2530的感應器，小鋼管套入大鋼管內，底座沉入水底與基質接觸。當基質高度降低時，小鋼管跟隨降低，當降低高度達到分辨率5 mm時，CC2530產生一次中斷，系統監測到高度變化后，傳感器計算當前高度，將高度數據通過協調器發送到服務器。

2.2 協調器設計

協調器電路設計與常用CC2530電路設計類似，加入SIM900A模塊，利用串口與協調器通訊。其樣機如圖5所示。

2.3 供電設計

考慮到設備都在戶外運行，系統設計協調器和傳感器都采用太陽能板+蓄電池的供電模式。

3 CC2530程序設計

根據系統功能，程序設計分為協調器程序和無線傳感器程序兩個部分。無線傳感器可以作為終端或中繼使用。

3.1 協調器程序設計

協調器主要用于數據處理，組建ZigBee網絡，接收橋墩的監測數據并通過SIM900A發送到服務器，接收服務器的控制查詢數據并將數據下發至終端或中繼設備。程序主要分為組網、串口通訊、無線通訊三個模塊。

在組網程序方面，協調器運行Z-Stack協議棧與終端或中繼設備組網，該部分程序只需在Z-Stack協議棧[3]基礎上稍做修改即可。

串口程序的設計主要使用AT指令與SIM900A模塊進行通訊。通過程序設計，讓CC2530根據AT指令模式發送和接收數據并判斷命令類型，實現GPRS連接和數據傳輸。與服務器間的數據通訊通過UDP實現。

無線通訊程序主要接收處理橋墩終端上傳的數據，包括注冊、心跳、高度數據、報警等，將數據按照協議格式通過串口和GPRS發送至服務器。處理串口轉換過來的相關指令并發送至橋墩終端。協調器端程序流程圖如圖6所示。

3.2 終端傳感器程序設計

終端傳感器的主要功能包括與協調器組網通訊，接收協調器指令進行查詢、設置基質初始高度等，監測基質高度變化，并將變化后的高度數據發送至協調器。按照功能區分，將終端程序的設計分為組網程序、傳感器程序和無線接收處理三個模塊。傳感器端程序流程如圖7所示。

圖7 傳感器端程序流程

終端組網程序同樣使用Z-Stack協議棧，在協議棧的基礎上稍做修改，組網時讀取短地址和長地址并發送到協調器。

傳感器程序主要利用I/O口中斷，每中斷一次表明基質高度發生5 mm變化，程序根據初始設置高度值計算當前高度并上報至協調器，若短時間內高度變化過快則發送報警指令等。

無線數據處理模塊主要處理來自協調器的指令，包括查詢、設置高度等指令。程序接收到指令后，根據協議做相應的處理。此外，程序還設計了1分鐘定時向服務器發送心跳的功能，以表明設備在網，方便服務器處理。

4 云服務器功能設計

云服務器是系統運行的核心部分，論文所用系統將阿里云的云服務器作為基礎，設計數據庫和應用，實現橋梁基質的實時監測。云服務器主要包含數據庫設計，網絡通訊設計和應用層設計三個模塊。人機界面設計如圖8所示。

數據庫設計使用SQL Server2008進行數據管理，根據系統功能數據庫保存橋梁各橋墩傳感器的長地址和短地址，保存每座橋梁SIM900A的IP地址和端口及每個橋墩的高度數據等。

網絡通訊設計主要用于服務器跟橋梁和橋墩傳感器之間的通訊。論文使用UDP完成，根據設計的通信協議以及數據庫功能保證通訊正常進行。通訊指令包含注冊、心跳、高度數據、設置、報警等類型。

應用層設計主要是人機界面設計。論文采用地圖供應商提供的接口[4]，將監測的橋梁以地圖模式顯示，此外，還包括設備綁定、查詢、報警等功能。

圖中左側為各橋梁以及橋墩的信息，中間為當前橋梁的地圖位置，下方為橋梁各橋墩的基質高度信息。菜單包括綁定傳感器、設置等功能。

5 結 語

本文設計了一種監測橋墩基質高度變化的傳感器，利用ZigBee網絡+云服務器實現了實時監測橋梁橋墩基質高度變化的功能，系統設計友好的人機界面將監測數據進行直觀展現，系統無需人工值守即可實現遠程實時監測、報警等功能。目前，該系統已在麗水市宣平港大橋投入測試階段，測試期間系統穩定，各項功能均正常運行。

參考文獻

[1]王東，張金榮，魏延，等.利用ZigBee技術構建無線傳感器網絡[J].重慶大學學報（自然版），2006，29（8）：95-97.

[2]吳志紅，管志華，朱元.基于Modbus協議的線性霍爾傳感器編程器設計[J].物聯網技術，2011，1（6）：52-55.

[3]曾寶國.Z-STACK協議棧應用開發分析[J].物聯網技術，2011，1（3）：71-73.

[4]丁振中.利用百度地圖接口建立人社自助服務一體機導航地圖[J].電腦編程技巧與維護，2015（4）：88-90.

[5]林元乖.基于物聯網技術的休閑農業智能監測與培育系統[J].物聯網技術，2014，4（5）：78-79.

篇6

二十一世紀以來，人們對無線通訊的需求越來越大，要求越來越高，無線頻譜空間的占用也越來越多，使得可用頻譜越來越少。在這樣的大背景下，如何將有限的頻譜發揮出最大的功效成為了無線通訊技術領域的一個熱點話題。隨著研究的深入，美國聯邦通信委員會研究指出，頻譜的利用存在很不平衡的情況，一些非授權頻段占用擁擠，而有些授權頻段則經常空閑，3GHz以下頻段的平均頻譜利用率僅為5.2%[1]。基于此種發現，眾多的專家、學者將目光聚焦到了不可再生的頻譜資源實現再利用的頻譜共享技術上，認知無線電隨之進入了公眾視野。

一、認知無線電的定義

認知無線電這一概念始于1999年，美國Joseph Mitola博士首先提出，他指出認知無線電即通過一種“無線電知識表示語言”的新語言提高個人無線業務的靈活性， 隨后在2000 年瑞典皇家科學院舉行的博士論文答辯中，Joseph Mitola對此進行了深入的探討[2]。在Joseph Mitola博士研究的基礎上，美國聯邦通信委員會也對認知無線電進行了定義，指出認知無線電是一種可通過與其運行環境交互而改變其發射機參數的無線電，這種定義在當前得到了較為廣泛的認可。綜合看來，筆者認為認知無線電是一種能夠依靠人工智能的支持，感知無線通信環境，根據一定的學習和決策算法，實時、自適應地改變系統工作參數，動態地檢測和有效地利用空閑頻譜的無線電。

二、認知無線電的功能

認知無線電的研究尚屬起步階段，其功能亦等待我們去發現。從目前的研究來看，認知無線電具有檢測、分析和重構三大功能[3]。

一是檢測功能。認知無線電必須具備精確的無線頻譜檢測能力，必須在可使用的全頻段范圍內多維度進行頻譜檢測，從而發現可使用的頻段。由于是免許可使用，認知無線電必須具備迅速發現主用戶的能力，在工作過程中時刻檢測主用戶是否處于活動狀態，從而確保不對其產生干擾。

二是分析功能。分析包括對自身性能、網絡內部狀態、外部相關數據和用戶自身需求等相關知識的分析。如果說檢測是信息的獲取，那么分析就是對相關信息的初步處理。認知無線電設備通過所獲取的頻譜檢測結果分析主用戶的位置、使用的頻點和發射時間，同時分析可用頻點位置、可用帶寬、信道狀況、自身傳輸可能會對其他用戶產生的影響以及完成業務傳輸所需的帶寬和時間等。

三是重構功能。重構能力使得認知無線電設備可以根據無線環境動態編程，從而允許認知無線電設備采用不同的無線傳輸技術收發數據。在不對頻譜授權用戶產生有害干擾的前提下，利用授權系統的空閑頻譜提供可靠的通信服務，這是重構的核心思想。當該頻段被授權用戶使用時，認知無線電有兩種應對方式：切換到其它空閑頻段進行通信和繼續使用該頻段，但改變發射功率或者調制方案，以避免對授權用戶造成有害干擾。

三、認知無線電運用的關鍵技術

認知無線電要得到有效運用，就必須解決好頻譜資源匱乏和目前固定分配頻譜利用率較低的問題，以下技術研究就顯得尤為重要。

一是頻譜分配技術。頻譜分配是指根據需要接入系統的節點數目及其服務要求將頻譜分配給一個或多個指定節點，是認知無線電實現有效運用的前提與核心。頻譜分配策略的選擇直接決定系統容量、頻譜利用率以及能否滿足用戶因不同業務而不斷變化的需求。頻譜分配技術按分配方式可以分為一般分為靜態頻譜分配、動態頻譜分配和混合式頻譜分配，按網絡結構分類可分為集中式頻譜分配和分布式頻譜分配，按合作方式分類可分為合作式頻譜分配與非合作式頻譜分配。無論是哪種分配方式，在進行分配時都必須堅持靈活性原則、系統性原則、減小信令開銷和計算量原則，在此基礎上設計認知無線電頻譜分配模型。

二是感知位置技術。無線電信號會受到地理環境的影響，不同的地理空間對與無線電信號的影響各異。室內與室外、市區與鄉村、山區與平原相比，室外、鄉村和平原就更有利于無線電信號的傳輸。認知無線電與全球定位系統、地理信息系統結合，通過自我學習的方法，能夠識別出自身所處的地理位置，進而能根據地理環境選擇合適的發送頻率、調制方式等參數，這對認知無線電功能的實現有著重要的作用。

三是功率控制技術。認知無線電技術必須有效控制功率，這樣才能使主用戶不受干擾，實現頻譜共享。在研究功率控制問題時，有兩種方法值得我們去嘗試。一種是將測量到的主用戶接收機信號的本地信噪比近似為認知用戶與主用戶間的距離，從而相應地調整認知用戶的發射功率。另一種即采用兩用戶重復對策理論建模，借助遺傳算法來搜索策略空間。這些方法可實現在保證主用戶不受有害干擾的前提下增加認知用戶的發送功率。

除了上述三大技術外，物理層安全技術、鏈路保持技術、動態頻譜管理技術等亦有待于我們進一步去研究探索，進而促進認知無線電技術發揮出更大的功效。

參考文獻

[1]郭彩麗，張天魁，曾志民，等.認知無線電關鍵技術及應用的研究現狀[J].電信科學，2006（8）：50- 55.

[2]Mitola J. Cognitive radio： an integrated agent architecture for softwaredefined radio.In： Doctor of Technology，Royal Inst Technol （KTH），Stockholm，Sweden，2000.

[3]畢志明，匡鏡明，王華.認知無線電技術的研究及發展[J].電信科學，2006（7）：56-60.

篇7

0前言

移動學習作為數字化學習(E-learning)中的一個分支,是又一個新的學習模式,是教育技術領域研究的又一個新熱點,對我國教育界已經不是一個陌生的概念。如今伴隨著無線通訊技術的迅猛發展,人們逐漸看到、感覺到移動學習存在的巨大潛力,因此如何將無線通訊技術應用于教育和培訓的話題又漸漸升溫。正如基更先生所指出的“,不是技術本身所固有的教育特性造就了遠程教育和開放大學的成功,而是公眾普遍擁有的技術造就了這種成功。”AlexzanderDye等人在它們的題為《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中對M-Learning(移動學習)給出了一個較具體的定義:移動學習是一種在移動計算設備幫助下的能夠在任何時間、任何地點發生的學習,移動學習所使用的移動計算設備必須能夠有效地呈現學習內容并且提供教師與學習者之間的雙向交流。

1移動學習的對象

移動學習的對象不僅僅局限于學生的學習,還推廣到公司員工、沒有受過良好教育又渴望學習的人等等,唯一的條件是他們必須擁有移動通訊設備。它的理念是讓學習“隨時、隨地、隨身”地發生。

(1)學生:在無線通訊發展迅速的今天,大部分的學生都擁有了電腦、手機等電子通訊工具。這就為移動學習提供了一個很好的條件,我們可以充分利用這個優勢來彌補課堂學習中的不足。

(2)公司員工:對于公司而言,移動設備的齊全及其高級功能,使“隨需應變”的“移動學習”變得可行。公司面臨的最大挑戰是如何將相關的信息和材料在最恰當的時間提供給員工,保持員工的工作投入和競爭力。而移動學習也可以方便地借助他們現有的設備來解決存在的問題。

(3)沒有受過良好教育又渴望學習的人:這些人要么工作環境差,甚至很無聊,又沒有機會參加任何社會組織的培訓。但是他們共有的是移動電話,用它來發短信、聊天、玩游戲。移動學習就要借助他們的移動電話來激發他們學習的熱情,給他們學習的機會,教給他們學習技能,讓他們更好地就業。

2移動學習的基本模式

以移動電話為支撐的短消息模式:這是最基本也最普遍的模式,是正在運用和開發潛力最大的模式。

以互聯網為支持的連接技術模式:移動學習是移動通信、網絡技術和現代教育三者結合的產物。所以互聯網的技術支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助這一技術基礎。其主要的技術支撐是:WAP(WirelessApplicationProtocol)無線應用協議“;藍牙”(Bluetooth)技術,一種用于替代便攜或固定電子設備上使用的電纜或連接線的短距離無線連接技術;GPRS(GeneralPacketRadioService)即通過無線分組業務、3G通信協議等,從而為我們提供在臺式和筆記本電腦上才能實現的功能,如收發E-mail、網頁瀏覽、流媒體、多媒體信息等。

3移動學習的特性

(1)數字化:移動學習主要借助的是移動通訊和網絡技術,它的數字化特性是由其自身所借助的設備和支持技術決定的,也正是由于網絡的迅速發展,才更能夠加快移動學習發展的步伐。

(2)即時性:移動學習能夠給學生提供一個最寬松的環境,使你隨時都能夠與他人交流新的想法,把你思想的閃光點與他人分享。移動學習的核心特征就是讓學習者能夠體驗學習的愉悅,讓學習者能夠在最佳的時間和地點進行學習。

(3)隨意性:移動學習可以利用零散時間學習,可以在回家、旅途、商場等任何時間、任何地點隨時進行學習。而如遇到什么疑難問題也可以借助手機短信與老師和同學聯系,獲得解答。

(4)學習環境是移動的:不論是傳統學習還是網絡學習,他們的學習環境都是固定的。而移動學習的一個最突出的特點就是它的環境的移動性。這樣學習不再局限于一個固定的環境,實現了學習真正意義上的自主性。4移動學習的環境

移動學習能否得到很好的應用和發展,與其環境也有很大的關系。它的環境是移動的,教師、研究人員、技術人員和學生都是移動的,這是不同于傳統學習環境的一個特性。但是移動學習主要借助的是移動公司的短信服務和網絡公司支持的移動設備,所以這個環境是非常重要的。在整個的過程中我們必須與移動通信公司及網絡公司達成協議,為我們的移動學習提供良好的環境。

在構建移動學習的同時,還要注意在任何場所學習的可行性。人是環境中最重要的一個要素,這就要求學習者具備一定的自我控制能力和自主學習的能力。移動學習中的學習者在整個流程當中,要能夠協調好與老師、同學、同事之間的關系,合理選擇學習的方式,實現自己的有效學習。在這個環境中,物力、財力等因素也是要考慮的問題。移動學習畢竟需要的是手機和網絡移動設備,這就提出了一個高于傳統學習的條件。如今在大學中幾乎實現了這樣的條件,所以我們要能夠利用便利的條件,發揮移動學習的作用,從而在實踐中探索,達到移動學習的真正目的——隨時隨地隨身地進行終身學習。

5移動學習存在的不足

(1)大多數研究者表示,PDA和WAP手機等移動設備只是目前在學習手段上的一種擴展,它們不能夠替代現有的學習工具。更重要的是,并非所有的學習內容和學習活動都適合使用移動設備。

(2)網絡學習中在線閱讀時間過長,學習者的眼睛容易疲勞,也容易讓學習者產生厭煩感。而利用手機來進行學習,其屏幕的大小、分辨率等對閱讀也有很大的限制,并且如果在路途中,車子的晃動等外在條件也影響學習者學習的心情等。

(3)移動學習的運用時機也存在一定的問題,人在走路或在車上學習時,最好是運用收音機、隨身聽或MP3等進行語言的聽力訓練。這樣也就不需要運用掌上電腦、手機等昂貴的移動設備,節約了學習成本。

(4)人文因素。在移動學習中我們經常考慮的是如何利用現有的設備進行有效的學習,而忽略了學習者的需求。如公司對員工進行培訓時運用移動學習,不僅可以提高員工的工作效率,也節省了很多的成本。但是員工是否樂意學習,是否能達到培訓的目的及產生一定的效果,這些問題都沒有考慮過。

總而言之,移動學習的優勢是有目共睹的,我們相信在利用各種設備的輔助之下開展的移動學習,也能夠給我們的教育帶來新的發展。但是,它的發展仍處在探索階段,如何才能夠發揮好它的內在優勢,在解決技術、環境、物資財力等方面的基礎上,更好地對學習者進行人文關懷,這都是我們應該關心的問題。因為教育的要旨是使全體學習者進行愉悅的、主動的學習,而不是被動的學習。這就需要我們在整個過程中進行有益的探索,真正實現移動學習隨時隨地隨身”的終身學習目標。

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中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110048-01

一、發展背景

目前國內外的指紋識別系統設備大多停留在指紋采集器、和一臺計算機的組合水平上,這樣的系統有很多缺陷。針對于目前國內存在的一些不足,本項目擬以ARM芯片為核心的藍牙通訊芯片硬件,以指紋識別系統為核心的軟件,實現一個基于ARM的無線便攜式指紋辨識系統平臺,能實現無線通信傳輸。以此改進現有的指紋識別系統,并期望在應用方面得到推廣。

二、研究意義

為了解決目前大多指紋識別系統的攜帶不方便,身份識別時間較長,工作效率低,且目前的系統都不具有通信交換功能和信息傳遞的及時性的缺點,有針對性的去設計和開發一種無線通信功能的便攜式指紋識別系統。

三、創新點

與常見的產品模型相比,有如下優點:1.便攜式:本項目擬設計以ARM9為平臺的便攜式指紋識別系統,該系統可以方便在室外使用,通過比較存儲器內的指紋特征信息與現場采集的指紋信息可以完成身份確認;2. 速度快:通過相關人員的指紋能夠馬上確認身份,無需與計算機相連;3. 實現了無線通訊的模式:通過單片無線收發芯片可以完成與機構中心的信息交流。

四、硬件設計

本系統硬件設計主要包括指紋采集、無線通訊、和存儲模塊三個部分。先利用指紋采集模塊采集指紋圖像,再經ARM9模塊進行算法處理,把相關的信息存儲起來,并與存儲模塊的中的指紋比對確認身份,并通過無線通訊模塊把相關信息發送至信息中心。1.指紋采集指紋采集傳感器采用OV7620,并以I2C總線及DMA的數據傳輸方式實現與CPU的信息交互。當nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時,傳感器便有數據輸出,并且數據能夠維持至下一個同樣的過程的到來。這正好符合44B0的外部DMA請求的單步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式來讀取數據。最終的數據讀取是通過片選鎖存器來實現的。由于DMA的方式不干預CPU,因此也大大提高了讀取的速度。2.電源管理。電源管理部分采用了1150mAh的LI電,通過DC-DC升壓至5V,再通過LDO給系統所需要的3.3V和2.5V電壓。具體的實現過程為:電池供電時,開關S9按下,TEST1點由高變低,Q0導通,NAND網絡為高,系統開始供電,此時程序運轉并給與SHDN引腳高電平信號,促使Q6導通,此時即使按鍵抬起TEST1點仍為低電平,維持Q0的導通。當插上U后,按鍵的按下使得Q4導通,Q0此時截至,系統由電池供電切換為U供電,其它道理相同。關機時按鍵按。系統可以實現圖像的連續采集以及溫度、濕度、照明亮度等的控制。其中圖像采集是系統的核心,其工作流程如下:(1)默認情況下,系統工作在休眠狀態。(2)工作人員通過PC管理軟件發送命令開始采集圖像,軟件通過USB接口把命令發送給藍牙適配器ARM命令。(3)接收到圖像采集命令后,ARM控制CPLD開始采集圖像數據。(4)CPLD把采集到的一幀圖像數據寫入一塊SRAM中,把ARM的總線切換到該SRAM上,并通知ARM進行壓縮;同時CPLD往另一塊SRAM中繼續采集下一幀圖像,便于提高系統的吞吐率。(5)ARM通過藍牙模塊返回響應命令,并返回采集JPEG-LS圖像的頭信息。(6)PC管理軟件發送命令接收下一行壓縮圖像,ARM壓縮該行原始圖像,并發送壓縮數據;如果出錯,可以重新發送。重復本步驟可以獲取整幀壓縮圖像。(7)PC軟件對壓縮圖像解碼并顯示,并提供其他附加功能,如圖像處理、保存等。(8)重復步驟(2)～(7),獲取下一幀壓縮圖像。由上述流程可以看出,JPEG-LS壓縮以及無線信道傳輸決定整個系統的圖像傳輸速率。無線傳輸采用藍牙技術,其標稱空中速率為1 Mbps,不易提高;因此,系統設計的核心是JPEG-LS的編碼效率。3.ARM與藍牙接口設計.藍牙是無線數據和語音傳輸的開放式標準。它將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字系統,甚至家用電器,采用無線方式連接起來。為了優化系統設計,我們采用性價比高的CSR BC2實現藍牙無線串口。CSRBC2是一款高度整合的模塊級藍牙芯片,主要包括:基帶控制器、2.4～2.5GHz的數字智能無線電和程序數據存儲器。通過該模塊,系統可以提供無線標準UART接口,支持多種波特率(如9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps、57.6kbps、115.2 1kbps、230.4 kbps、460.8 kbps、92l.6 kbps)。當速率為460.8 kbps時,藍牙芯片能夠正常工作;而在921.6kbps時,會有很高的誤碼率。

五、軟件設計

本系統軟件設計主要包括固定主程序,管理功能模塊,指紋采集算法模塊,指紋匹配算法模塊,無線通信程序模塊,硬件操作模塊等。以下為各個模塊所包含的函數:1.指紋采集算法模塊:打開采集儀函數、關閉采集儀函數、設置參數函數、指紋探測函數;2.指紋匹配算法模塊:指紋驗證函數、指紋比對函數;3.無線通訊模塊:協議層函數、控制層函數、網絡層函數、鏈路層函數、驅動層函數;4.硬件操作模塊:讀寫存儲器函數、初始化函數、狀態讀取函數;5.管理功能模塊:指紋的存儲、刪除、更新函數。

六、結語

本系統以ARM為核心,通過藍牙傳輸,實現了數字化的無線指紋辨識功能。本系統具有良好的擴充性,可以使得系統更加微型化。首先,如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片,則將融合ARM核以及藍牙功能,可以更加減小整個系統的體積。最重要的是,如果發展自主產權的指紋識別芯片,那么以現有的SOPC技術,可以將ARM核、CPLD邏輯門以及藍牙通信功能集成在一起,形成指紋識別的集成解決方案,從而使其產業化成為可能。

基金項目:本文為九江學院科研課題“《基于ARM7的無線便攜式指紋辨識系統設計》09kj11的研究”研究成果之一

參考文獻:

[1]費浙平,基于ARM的嵌入式系統程序開發要點(二),單片機與嵌入式系統應用,2003,9:80～83.

[2]張小田文,基于ARM7的無線內窺系統設計,單片機及嵌入式系統應用,2008.03.

[3]王波,ARM的三種中斷調試方法的探討.微計算機信息(嵌入式與SOC),2006,22～130～131.

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一、相關概念

物探測量是工程測量的一個重要分支，主要任務就是依據物探設計，將設計的勘探點用一定的測量方法放樣到實地并準確記錄其物探點空間位置，為物探野外施工、資料處理及解釋提供符合設計要求的測量成果、圖件和信息資料。GPS是由美國國防部研制部署和控制的軍民兩用，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPRS即通用分組無線業務是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。

二、系統的實現

（1）集成定位接收終端硬件的設計和實現。GPS-GPRS集成定位接收終端的設計思想是集成GPS和GPRS兩個模塊。該定位終端實時獲取GPS提供的經緯度、速度、時間等GPS信息后，以GPRS上網的形式發送給監控中心。所以硬件設計應該包括GPS模塊和GPRS兩個模塊，并且要有一個控制單元協調兩個模塊工作。除此之外，定位終端還應該包括LCD顯示模塊和電源模塊等部分。總的設計思路是GPS模塊通過串口通訊與單片機建立聯系，由單片機來控制GPS模塊工作，并對數據進行處理，處理后的數據通過485總線傳輸給GPRS模塊，再有GPRS模塊通過無線通信將信息傳輸給終端LCD顯示模塊上。（2）集成定位接收終端軟件的設計和實現。定位接收終端的軟件主要完成上電后系統的初始化，對各個模塊的檢測，接收GPS模塊傳來的GPS消息，利用GPRS模塊傳輸的GPS定位信息。整個軟件系統應該包括主控模塊、GPRS模塊、GPS模塊、LCD顯示模塊和串口操作模塊五部分。本課題的軟件分為終端軟件部分和服務器軟件部分。將內核加載到RAM中運行后，系統的控制權就完全轉交給內核了。內核在完成一系列初始化工作后，將自動運行用戶程序。終端軟件主要包括以下幾個主要模塊：鍵盤處理、GPS數據的處理、用戶數據的接收和發送。（3）監控中心設計和實現。監控中心主要實現對GPS-GPRS集成的定位系統中的各個定位終端的控制和跟蹤，它能主動向系統中各個定位終端發送位置請求，并且獲取各個終端的位置消息，解析出GPS消息中的經緯度、時間、速度等值，并且通過軟件界面顯示，供用戶察看。同時通過軟件接口將定位消息發送到與電子地圖或GIS等軟件平臺接口，以便其他后臺程序利用終端的位置消息進一步進行分析和處理。監控中心通過串口連接一個無線通訊模塊，以其來實現和各終端無線設備的通信。監控中心的主要部分包括：無線通訊模塊部分――監控中心服務器部分――無限通信終端部分。本次系統的工作流程下所述：第一，監控中心接到一單新的任務后，馬上查找當前是否有空閑的終端，如果有則直接選擇一個，然后向其下達工作任務，如果沒有則轉到第二。第二，監控中心在新接收任務附近的地點查找是否有正在工作的終端，如果有則向它們發送消息，要求報告當前的工作狀態。第三，監控中心根據報告過來的信息，選取一個最合適的終端，向其下達工作任務。第四，各終端的使用者在完成工作之后，向監控中心發送信息，報告各自的工作情況，監控中心會自動在數據庫中更新這些信息。第五，監控中心也可以提供一些公共服務，如信息查詢等。（4）定位系統在物探行業中的應用。物探測量作業多位于沙漠等荒蕪人煙的地方，地形復雜，山體高大，道路稀少，氣候多變，晝夜溫差大。由于受地形、氣候、山體遮擋、森林覆蓋等諸多不利因素的影響，使測量精度受到限制，施工進度無法保證，作業效率低下，人員安全不能保障，項目成本上升等。基于GPS-GPRS定位系統的物探測量作業具備了以下功能特點：一是有效增加物探測量作業距離，提高信號覆蓋范圍，有手機信號的地方即可工作，更加方便用戶的使用，；二是采用GPRS通訊模式的物探測量系統，數據速度快，隨著速度的增加，其數據延遲也降低了，相比于GSM通訊費用低，GPRS數據傳輸費用遠比打電話接入的費用低。GPS與GPRS技術的結合，使得任何地點的流動站都可以方便的與基準站、中繼站、監控中心建立數據聯系。

三、結論

本文以物探測量的實際工作需要為目標，將GPS技術與GPRS技術有機地結合，嚴格按照實際物探測量操作流程建立相應的模型，利用GPRS的數據傳輸功能，對GPS數據進行實時傳輸，其可操作性及實時性都較強，而且成本較低，結構簡單，具有較高的可靠性；同時可以將本地原始位置信息實時發送到基地進行處理，并給用戶返回更加精確的位置消息，這樣就可以避免由于誤差范圍太大而導致的重復勞動。

篇10

在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案，主要應用于近距離的無線數據傳輸，也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊，由于它的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無線通訊的場合，進行"點對點"的直線數據傳輸，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。

一、紅外通信的基本原理

紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。

簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。

二、紅外通訊技術的特點

紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持：

⑴通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發；

⑵主要是用來取代點對點的線纜連接；

⑶新的通訊標準兼容早期的通訊標準；

⑷小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數據傳輸，保密性強；

⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經。

三、紅外數據通訊技術的用途

紅外通訊技術常被應用在下列設備中：

⑴筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦；

⑵打印機、鍵盤鼠標等計算機設備；

⑶電話機、移動電話、尋呼機；

⑷數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；

⑸工業設備和醫療設備；

⑹網絡接入設備，如調制解調器。

四、紅外數據通訊技術的缺點

⑴通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷；

⑵目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低（115.2kbit/s）；

⑶紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸，功能單一，擴展性差。

五、紅外通信技術對計算機技術的沖擊

紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰，包括歷史悠久的調制解調器。預計，執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。

紅外通信標準規定的發射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動計算分公司正在開發內置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的，故不需要調制解調器。

紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換；在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。

六、紅外通信技術開辟數據通信的未來

目前，符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的，所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的，所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用，包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機，以提供紅外數據通信。而且，由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器，所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機，現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機)也可以采用紅外接口裝置。

預計在不久的將來，紅外技術將在通信領域得到普遍應用，數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強，故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術產生沖擊，對未來數據通信產生重大影響。

參考文獻：

[1]蔣俊峰.基于單片機的紅外通訊設計[J].電子設計應用，2003，11.

[2]曾慶立.遠距離紅外通訊接口的硬件設計與使用[J].吉首大學學報(自然科學版)，2001，4.

[3]鄧澤平.一種多用途電度表的紅外通訊問題[J].湖南電力，2003，4.