無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在機(jī)動車性能檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究報告開題報告書

.z---.--總結(jié)資料碩士學(xué)位論文開題報告題目：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在機(jī)動車性能檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究開題報告填寫事項一、填寫必須實事求是，字跡要端正、清楚。二、本報告的第一至第六局部由研究生本人填寫〔字?jǐn)?shù)不少于2000字〕。其余局部由指導(dǎo)教師、開題報告評議小組、教研室〔研究室〕主任、院長、研究生處填寫。三、開題報告最晚應(yīng)在研究生入學(xué)后第四學(xué)期開學(xué)前完成。四、開題報告評議小組由學(xué)院統(tǒng)一集中組織，對開題報告通不過者要在1至2個月內(nèi)補(bǔ)做，重新審核合格后，才允許正式進(jìn)入課題，否則取消進(jìn)入論文階段資格。五、此表培養(yǎng)單位留存一份。-.z本課題所涉及的內(nèi)容〔包括實驗數(shù)據(jù)、計算機(jī)程序、導(dǎo)師未公開發(fā)表的研究成果及心得等〕，除在畢業(yè)論文中所發(fā)表的以外，本人保證：未經(jīng)導(dǎo)師正式同意，五年內(nèi)不以任何形式向第三方公開。研究生〔簽字〕導(dǎo)師〔簽字〕年月日-.z一、課題的來源及意義課題的來源本課題來源于**理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院王振友教授的校級科研基金工程“基于ARM的便攜式機(jī)動車性能檢測儀器的研究〞。課題的意義隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)和交通事業(yè)的迅猛開展，車輛的技術(shù)性能和質(zhì)量越來越高，對車輛性能的檢測和檢測儀器的使用也越來越普及。隨著無線技術(shù)的開展，無線網(wǎng)絡(luò)化的車輛性能檢測成為必然趨勢。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是涉及微機(jī)電、計算機(jī)、通信、自動控制、人工智能等多學(xué)科的綜合性技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集傳感器單元、控制器和無線通信模塊于一體的，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算和無線通信于一身的資源受限的嵌入式設(shè)備。由這些微型傳感器組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息、并對信息進(jìn)展處理，發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，它是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點密集，數(shù)量巨大且部署在十分廣泛的區(qū)域；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造動態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)具有自組織和自調(diào)整的特點。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點具有本錢低體積小、能量極其有限、計算能力、存儲能力和通信能力有限的特點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景十分廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境檢測和預(yù)報、**護(hù)理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間管理，以及機(jī)場、大型工業(yè)園區(qū)的平安檢測等領(lǐng)域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的深入研究和廣泛應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將逐漸深入到人類生活的各個方面。我國的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究仍處于起步階段。不管在理論研究還是商用領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究、開發(fā)均存在巨大的空間，具有巨大的研究和應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在車輛性能檢測中的應(yīng)用還是空白。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)動車檢測系統(tǒng)都是有線網(wǎng)絡(luò)的，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以解決布線難的問題和傳輸中的局部干擾。因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在車輛性能檢測領(lǐng)域有著很大的研究意義、學(xué)術(shù)價值和巨大的市場價值。二、簡述該領(lǐng)域目前的國內(nèi)外研究水平和開展趨勢研究水平無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)性也為研究人員提供了廣闊的研究空間。雖然美國很早就開場這方面的研究，但直到近幾年，這方面的研究活動才在各大學(xué)及研究所蓬勃開展起來，美國政府也斥巨資支持這方面的研究。在2003年度的自然科學(xué)基金自主的專題中，便有一個是傳感器與傳感器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，撥款額度到達(dá)三千四百萬美元。美國國防部在這方面的投入更為巨大。美國的很多大學(xué)都已開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。加州大學(xué)伯克利分校(universityealifomia，Berkeley)研制的傳感器系統(tǒng)Mica.Mica2.Mica2Dot己被廣泛地用于低能無線傳感器絡(luò)的研究和開發(fā)。麻省理工學(xué)院(MassachusetsInstituteofTechnology)致力于根底知識的信號處理技術(shù)的研究，哈佛大學(xué)(Harvarduniversity)研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通訊的理論根底等在其它國家和地區(qū)，如歐洲、日本、澳大利亞等也開展了不少關(guān)于傳感器及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作。國內(nèi)的一些科研單位和大學(xué)，如清華大學(xué)、中國科學(xué)院**自動化所、**工業(yè)大學(xué)等已經(jīng)初步開展了在傳感器及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究工作。從總體來講，國內(nèi)關(guān)于無線傳感器絡(luò)的研究還處于剛剛起步的階段，但是由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興技術(shù)，國內(nèi)與國際水平差距并不很大，及時開展這項對人類未來生活影響深遠(yuǎn)的前沿科技的研究，對整個國家的社會、經(jīng)濟(jì)將有重大的戰(zhàn)略意義。開展趨勢無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景十分誘人。傳統(tǒng)應(yīng)用有軍事、監(jiān)控、應(yīng)急、環(huán)境、防空等領(lǐng)域，新興應(yīng)用將涉及家用、企業(yè)管理、保健、交通等領(lǐng)域?？梢灶A(yù)計，將來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將無處不在。比方家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)平安、調(diào)控、節(jié)電、保健等；企業(yè)和社區(qū)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)保衛(wèi)與平安、供給監(jiān)測、人口流動與車輛進(jìn)出等；效勞業(yè)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)商品流通、效勞環(huán)境秩序、金融流通平安等。各種社會活動中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用更是舉不勝舉。應(yīng)該看到，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)才剛剛興起，它的技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用都還不十分成熟，有待研究開發(fā)。無線傳感器終端要到達(dá)希望的要求還會有很長一段開展歷程，可以由易到難，利用現(xiàn)有通信技術(shù)和系統(tǒng)(如無線市話)，逐步演進(jìn)升級。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也需要不斷開發(fā)，形成新興應(yīng)用領(lǐng)域。在技術(shù)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開展趨勢大致可以分為以下幾個方面:功能可剪裁、靈活可重構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系構(gòu)造無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其他商務(wù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景?？梢灶A(yù)計，隨著應(yīng)用的增加，將會出現(xiàn)多種形式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中，需要靜止、低速的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；在軍事應(yīng)用中，需要可移動、高速的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。這些不同形式的網(wǎng)絡(luò)使用的拓?fù)錁?gòu)造、路由機(jī)制、管理方法等組網(wǎng)機(jī)制可能完全不同。它們對網(wǎng)絡(luò)的性能有很大的影響。目前提出的各種協(xié)議都是基于*種特定的應(yīng)用而提出的，如何設(shè)計一種功能可剪裁、可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求自主重構(gòu)的靈活無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系構(gòu)造，將是一個非常具有挑戰(zhàn)性的工作。協(xié)議跨層優(yōu)化傳統(tǒng)的協(xié)議分層構(gòu)造嚴(yán)格限制只有相鄰層間才能交互信息。這種方式保證系統(tǒng)具有很好的層次性和伸縮性，易于修改和重用，但效率較低。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于資源嚴(yán)格受限，提高效率是系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)之一。因此人們提出了跨層優(yōu)化的概念，即不同層間可以共享信息并實現(xiàn)跨層操作，防止由于信息在各層間的存儲、轉(zhuǎn)發(fā)引起的時間、能量方面的開銷。路由機(jī)制將不是以數(shù)據(jù)為中心，而是面向感知目的，并具有智能推理路由機(jī)制；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息平安和加密算法研究。另外能量仍然是影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的一個重要的制約因素。三、課題所要研究的內(nèi)容及實施方案(主要研究內(nèi)容及預(yù)期成果，擬采用的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案的可行性分析。)研究的主要內(nèi)容通過了解已有的機(jī)動車檢測的信息傳輸、信息分析等技術(shù)，結(jié)合Zigbee標(biāo)準(zhǔn)提出基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)動車性能檢測系統(tǒng)。目標(biāo)是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)動車性能檢測系統(tǒng)。實現(xiàn)對機(jī)動車相關(guān)性能的數(shù)據(jù)的采集和傳輸。既節(jié)省了人力，又給機(jī)動車主帶來了方便。檢測點〔如速度檢測、尾氣檢測、前照燈檢測等〕通過自組織方式構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，各個檢測點把檢測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)再把數(shù)據(jù)通過Internet傳輸?shù)綑z測中心。機(jī)動車性能檢測系統(tǒng)由檢測點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點和檢測中心組成，檢測中心負(fù)責(zé)收集檢測點的檢測數(shù)據(jù)、發(fā)布控制任務(wù)以及對數(shù)據(jù)分析、處理等任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)動車性能檢測系統(tǒng)中將要采用的技術(shù)有節(jié)點定位技術(shù)、通信接口及控制技術(shù)等，其重點是：對采集過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)展抗干擾處理協(xié)議跨層設(shè)計對檢測節(jié)點的能量管理檢測中心對檢測點的控制檢測中心對對數(shù)據(jù)進(jìn)展分析、處理預(yù)期結(jié)果檢測節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)融合后按照設(shè)計好的通信協(xié)議經(jīng)過傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至檢測中心接收主機(jī)，檢測中心的效勞器接收檢測節(jié)點由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包。解析、存儲后進(jìn)展檢測、診斷和預(yù)測。研究方法、技術(shù)路線、實驗方案的可行性分析1.采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)〔DSSS：DirectSequenceSpreadSpectrum〕以及相移鍵控〔PSK〕技術(shù)，可以有效抗干擾及抗多徑效應(yīng)。2.傳感器網(wǎng)絡(luò)存在能量的約束，減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量能夠有效地節(jié)省能量。節(jié)約傳感器節(jié)點能量，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期，可以通過休眠機(jī)制、MAC協(xié)議、路由協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、過失控制、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造控制等節(jié)能策略來實現(xiàn)。另外Zigbee協(xié)議為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及大量基于微控制的應(yīng)用提供了互聯(lián)互通的國際標(biāo)準(zhǔn)。基于低本錢、低功耗、應(yīng)用簡單的IEEE802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作在免申請的ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療)頻段，為相關(guān)應(yīng)用的開展提供了一個契機(jī)。3.檢測中心采用Matlab和數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)展處理和分析。四、課題研究的創(chuàng)新之處(研究內(nèi)容、擬采用的研究方法、技術(shù)路線等方面有哪些創(chuàng)新之處。)創(chuàng)新點：將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)動車性能測試系統(tǒng)比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)本錢低、功耗低?？紤]了能量管理的問題。五、工作量及工作進(jìn)度安排(包括文獻(xiàn)查閱、方案設(shè)計與實現(xiàn)、計算與實驗、論文書寫等)起止日期課題階段工作進(jìn)程2009.01~2009.032009.04~2009.072009.08~2009.092009.10~2009.122010.01~2010.03調(diào)研、查閱文獻(xiàn)資料，掌握傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)通信技術(shù)以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署、初始化、數(shù)據(jù)管理和拓?fù)錁?gòu)造等。完成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信模塊、處理器模塊、傳感器模塊以及存儲模塊的設(shè)計以及檢測中心對檢測點的控制，基于低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的研究。測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計儀器現(xiàn)場性能調(diào)試與修改完善學(xué)位論文的撰寫、修改與完成六、國內(nèi)外主要參考文獻(xiàn)〔列出作者、論文名稱、期刊名稱、出版年月〕序號參考文獻(xiàn)名稱[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21]吳萍.車輛性能檢測中實時數(shù)據(jù)采集的軟件實現(xiàn)[D].**理工大學(xué)學(xué)位論文,2005.CC24202.4GHzIEEE802.15.4/ZigBee-readyRFTransceiverDatasheet[EB/CD].MicrochipTechnologyInc.,2006.*利民，李建中，陳渝，朱紅松.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].清華大學(xué).2005.王殊，閻毓杰，胡富平，屈曉旭.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論與應(yīng)用.航空航天大學(xué)[J].2007.HolgerKarl,AndreasWillig.ElectronicsIndustry.2006.周賢偉.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與平安[J].國防工業(yè).2007.宋文.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用[J].電子工業(yè).2007.史國生,*為公.非接觸光電式速度傳感器的研究與應(yīng)用[J].傳感器技術(shù),2002,21(10).37-39.陳平.非接觸測速信號的接口設(shè)計[J].**工程學(xué)院學(xué)報,1995,9(2):7-9.李文仲,段朝玉.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實戰(zhàn)[M].：航空航天大學(xué).2007.李靜.基于動態(tài)傳感技術(shù)的車輛制動性能檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].**理工大學(xué)學(xué)位論文,2007.IEEEputerSocietyLANMANStandardsmittee.IEEEStd802.11-19,WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysical(PHY)specifications.1999GuibasL.Sensing,trackingandreasoningwithrelations.IEEESignalProcessingMagazine,2002,(19)2:73~85.王秀梅,*乃安.利用2.4GHz射頻芯片CC2420實現(xiàn)ZigBee無線通信設(shè)計[J].國外電子元器件,2005(3)：59-62任豐原，黃**，林闖.無線傳感器網(wǎng)絡(luò).軟件學(xué)報，2003，14(7):1282~1291.周天佑.汽車檢測技術(shù)開展概況[J].汽車維護(hù)與修理，2002,(05)：18～10岳榴，李忠利.汽車性能實驗測試與分析系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].汽車技術(shù)，2001(3)EdCallaway,PaulGorday,andLanceHester,JoseA.GutierrezandMarcoNaeve,BobHeile,VenkatBahl.“HomeNetworkingwithIEEE802.15.4:ADevelopingStandardforLow-RateWirelessPersonalAreaNetworks〞.IEEEmunicationsMagazine,August.2002,pp.70-77G.Asadaetal.,“WirelessIntegratedNetworkSensors:LowPowerSystemsonaChip,〞ESSCIRC,September.1998,pp.9–16.KuroseJF,RossKW,etal.puternetworking:ATop-DownApproachFeaturingtheInernet.2nded.Ad