科研項目申請書

1、一、所立項目研究內容物聯(lián)網通過各種前端信息傳感器，把觀測的對象與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理。它是智能感知、識別、普適計算、泛在網絡的融合，被稱為繼計算機、互聯(lián)網之后世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。隨著新興無線傳感網發(fā)展起來的ZigBee通信技術主要應用在短距離通信且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的設備之間?？蓪崿F(xiàn)幾百個終端節(jié)點聯(lián)網，實現(xiàn)多跳遠距離、大面積覆蓋，支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用。ZigBee通信特點是低功耗、高可靠性、強抗干擾性，布網容易，通過無線中繼器可以非常方便地擴大網絡覆蓋范圍，本申請項目主要研究智能家居應用中對無線通信模塊的兩大方面要求：自組網能力

2、及低功耗特性，通過分析現(xiàn)有通用物聯(lián)網無線芯片的特性，根據(jù)不同芯片的硬件物理功耗控制特性及軟件協(xié)議棧支持特性作對比，選擇和開發(fā)更簡單、低功耗、更安全的短距離無線通信手段。主要研究內容有以下三個部分組成： 1. 收集分析現(xiàn)有通用物聯(lián)網無線芯片的無線組網特性、低功耗控制特性；（調研）（1） 芯片硬件物理功耗控制特性對比分析研究；（2） 軟件支持協(xié)議棧及組網能力特性分析研究；2. 低功耗短距離無線通信電路開發(fā)；（研發(fā)）3. 開發(fā)電路實際家居環(huán)境現(xiàn)場性能測試、分析總結。（測試、總結）具體研究內容：1. 收集分析現(xiàn)有通用物聯(lián)網無線芯片的無線組網特性、低功耗控制特性： 目前物聯(lián)網常用三種免費頻段433MHz

3、、780MHz、2.4GHz：433 MHz頻段芯片：目前已有成熟商用芯片的如：Ti公司 CC1xxx系列，Ralink，Realtek，Airoha公司等。CC1000發(fā)射頻率是通過內部的頻率合成器來配置的，可配置的范圍為3001000MHz，適合應用跳頻協(xié)議，一般可配出10或20個頻點；芯片靈敏度為一109dBm，并可自動校準，可編程輸出功率為20dBml0dBm，通信速率可達76 Kbps。780 MHz頻段芯片：目前成熟商用的已有Atmel公司針對中國WPAN 780MHZ頻段專門開發(fā)的Zigbee應用芯片AT86RF212。2.4 GHz頻段低功率無線收發(fā)芯片：比如Ti公司CC24x

4、x、CC25xx系列；Nordic公司的nRF24xx系列等。基于以上三種不同頻段的芯片，研究他們的功耗特性。（1）芯片硬件物理功耗控制特性對比分析研究；：智能家居應用中許多都是電池供電，電路在不活動時要作嚴格低功耗控制，功耗主要和以下幾個方面有關ü 芯片及電路在正常工作及休眠時的功耗大小ü 正常工作轉休眠的控制；ü 由休眠喚醒，轉為正常工作狀態(tài)的控制方式要從以上對具體復雜環(huán)境的通信傳輸條件分析中得出對無線傳輸有利的條件，以及不利的條件，選擇相應合適的傳輸頻段。（2）軟件支持協(xié)議棧及組網能力特性分析研究：ü 芯片對無線自組網組網協(xié)議棧支持能力對比；

5、52; 支持的無線自組網規(guī)模及特性分析研究；2、 開發(fā)電路低功耗短距離無線通信電路開發(fā)；（研發(fā)）基于以上調研，開展無線通信電路的開發(fā)，結合物聯(lián)網的典型家居應用，關注模塊的組網能力及低功耗特性兩個主要方面。3、 開發(fā)電路實際家居環(huán)境現(xiàn)場性能測試、分析總結。（測試、總結）選擇有代表性的家庭或樓層環(huán)境進行現(xiàn)場測試，收集測試數(shù)據(jù)及結果，改進通信電路，并對傳輸性能進行分析比較，形成研究報告，匯報總結。著重以下兩個方面性能：（1） 自組網能力指標測試；（2） 滿足組網性能指標下的電路低功耗特性測試；項目進度安排:主要研究階段（起止時間）階段預期成果成果形式前期2016.102016.12資料查閱、分析、項

6、目總體規(guī)劃調研報告；項目執(zhí)行計劃書及詳細時間表中期2017.012017.04初步完成硬件電路設計硬件電路后期2017.05 2017.08軟件編寫及調試實物及測試系統(tǒng)2017.092017.10改進、總結；項目結題驗收實物+論文二、目前已有資源情況目前已經掌握大量物聯(lián)網無線通信芯片、電路、模塊的資料素材，對其中幾種無線通信模塊已經進行初步的無線組網調試及低功耗控制。下一步可安排參與項目的本科生擴大研究范圍，并提出更高的控制指標，鍛煉參與項目學生的各方面能力。項目需要的主要儀器設備，如數(shù)字示波器、頻譜儀、邏輯分析儀等已經基本具備，調試測試電路用的工具也基本具備。參與指導項目的老師有我校通信學科

7、的帶頭人，主持物聯(lián)網、無線傳感網領域的項目，項目經驗豐富。同時項目指導老師還有通信實驗室的幾位老師，長期從事通信網、光線通信、通信原理教學及實驗工作，可以為學生提供具體工作過程的硬件制作、軟件編程調試方面的指導。三、該項目在哪些方面對學生進行訓練從以下幾個方面對學生的科研進行基礎性訓練：1、查閱資料、翻譯資料、行業(yè)應用需求調研；2、結合專業(yè)特點，開發(fā)無線通信實驗電路；3、選擇典型應用環(huán)境，搭建實驗測試系統(tǒng)平臺4、現(xiàn)場測試、數(shù)據(jù)分析；5、總結并改進實驗及測試工作四、項目經費預算與用途.經費預算及用途（元）電路開發(fā)系統(tǒng)及軟件購買芯片及各種元器件費用制作電路板費用通信通信差旅費通信通信打印材料費通信通信資料費論文發(fā)表費文獻檢索費參加會議費總計五、項目預期成果1、 以參與項目組的本科學生為主，在指導老師指導下，由學生完成申請項目的方案制定、申請書的細化、進度安排的具體執(zhí)行、調整及分工，加強參與項目組的大學本科生的創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)；通過本科學生結合所學專業(yè)課程，使學生更多地接受科學研究基本訓練。同時基于專業(yè)學習又提高實踐動手能力。2、 激勵參與項目組的優(yōu)秀拔尖人才繼