● 摘要
在机载测控领域,传感器网络有着广泛的应用。然而当前传感器规格不一且对传感器进行组网非常困难,同时传统传感器网络通常采用星形架构,这种网络架构其电缆数量随着传感器的增加而迅速增多,从而导致电缆成本增加并且占用大量空间,大量的电缆导致系统故障难以检测。虽然无线传感器网络可以在一定程度上解决上述问题,但是在一些特定领域中如矿井、飞机设备舱等应用场景,无线信号无法全部覆盖,同时无线传感器网络还存在着易受干扰、网络传输速率低、能源有限以及信息安全存在隐患等问题。本文结合当前机载领域对传感器网络的应用现状设计并实现了智能传感器网络原型系统,主要的研究内容和取得的成果如下:
1) 设计实现了基于IEEE1451.3标准与电力线载波技术的机载智能传感器网络架构
传统机载传感器网络采用的星形网络架构需要大量的电缆和连接器,此类系统缺乏灵活性系统扩展困难。本文采用了智能传感器网络技术和电力线载波技术来解决这一问题,在该智能传感器网络中供电和数据载波传输共用一对传输电缆。不同于传统传感器网络的星形架构,该传感器网络采用总线型架构,通过与电力线载波技术相结合解决了传统传感器网络中电缆成本高、布线复杂以及系统扩展困难等问题,同时利用TEDS实现了传感器的自描述功能。
2) 数据传输实时性调度方法
在机载传感器网络中,需要频繁的采集传感器数据且传感器每次采集到的数据量通常较小,使用常见的命令响应型传输调度方案会使得网络带宽利用率下降,为此本文采用了分时调度与命令响应型调度相结合的调度机制来确保系统实时性。
3) 智能传感器网络协议的设计实现
在传感器网络中通信协议非常重要,本文基于IEEE1451.3标准实现了智能传感器网络协议栈并提供了使用协议栈服务的接口。
通过对以上三个方面的研究,设计并实现了智能传感器网络原型系统,并对其进行了一系列测试来证明上述几个方面研究的有效性。
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