无线传感器网络及有源RFID技术关键问题研究及应用实践

论文摘要

无线传感器网络技术是随着传感器技术、微电子技术、网络与通信技术和嵌入式系统等技术的发展而产生的一种较新的技术,目前在国内科学界和工业界都属于研究的热点领域。无线传感器网络是由大量低成本、低功耗、具备感知能力、计算能力和无线通信能力的节点通过自组织方式构成的网络。该网络可以将网络内部具有传感器的节点所采集到的信息传输到网络外部的信息接收器,从而达到对所部署区域进行监测的目的。传感器网络在国防军事、环境监测、交通管理、医疗卫生和工业控制等领域都有着广阔的应用前景。射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)技术是一种基于射频原理实现的非接触式自动识别技术。该技术以无线通信技术和大规模集成电路技术为核心,利用射频信号及其空间传输特性,可以高效的实现对目标的识别和相关信息读写。RFID标签根据是否自带电源分为无源RFID标签和有源RFID标签两种。RFID技术已经在仓库管理、物流管理、交通运输、超市、医疗等诸多领域得到了广泛的应用。随着有源RFID的功能和特性不断增强,有源RFID与传感器网络的融合将成为趋势。本文围绕着通信协议和无线定位技术两个问题对无线传感器网络进行了深入的研究,详细讨论了通信协议中的多信道媒质接入控制协议和路由协议,分析了传感器网络中常见的定位算法。在这些理论基础上,将有源RFID技术与传感器网络相结合,进行了集装箱堆场管理系统和大型仓库管理系统的设计开发,自主研发了基于C8051F310 MCU与CC1100芯片的传感器节点和基于该传感器节点的通信协议栈。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文内容及结构
• 第二章 无线传感器网络及RFID技术
• 2.1 无线传感器网络概念及特点
• 2.1.1 无线传感器网络概念及结构
• 2.1.2 无线传感器网络的特点
• 2.2 无线传感器网络研究与应用
• 2.3 射频识别技术
• 2.3.1 射频识别技术背景
• 2.3.2 RFID系统工作的基本模型
• 2.3.3 RFID系统数据通信原理
• 2.3.4 RFID系统的相关标准
• 2.4 有源 RFID与传感器网络技术的融合
• 2.5 本章小结
• 第三章 传感器网络中的通信协议
• 3.1 传感器网络通信协议概述
• 3.2 传感器网络的媒质接入控制层
• 3.2.1 媒质接入控制层基本知识
• 3.2.2 传感器网络 MAC协议介绍
• 3.2.3 IEEE 802.15.4 MAC协议
• 3.3 传感器网络的拓扑控制
• 3.3.1 拓扑控制概述
• 3.3.2 功率控制
• 3.3.3 层次型拓扑结构控制
• 3.4 传感器网络的路由协议
• 3.4.1 路由协议概述
• 3.4.2 路由协议设计的影响因素
• 3.4.3 路由协议的分类
• 3.4.4 典型路由协议介绍
• 3.5 本章小结
• 第四章 传感器网络中的定位技术
• 4.1 传感器网络定位技术概述
• 4.3 定位系统中的两个基本问题
• 4.3.1 定位系统中的距离测量
• 4.3.2 定位系统中的角度测量
• 4.4 常见定位方法
• 4.5 基于位置指纹的无线定位
• 4.5.1 位置指纹与位置估算
• 4.5.2 基于MC13192无线收发芯片的 RSS测量实验
• 4.5.3 实验数据分析
• 4.5.4 定位系统设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 带传感器网络的有源 RFID的集装箱堆场应用
• 5.1 应用背景
• 5.2 集装箱管理概述
• 5.3 系统分析及架构
• 5.4 系统实现
• 5.5 集装箱定位
• 5.6 另一种节点的硬件软件实现
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 文章总结
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢