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面向健康监测的无线传感节点的研制

殷悦  
【摘要】: 结构健康监测和无线传感网络都是当前国内外工程领域的研究热点,而无线传感节点的研制是无线传感网络的底层支撑基础,也是研究无线传感网络在结构健康监测中应用的必要条件。针对结构健康监测的需求以及无线传感网络的特点,节点开发必须具备功耗低、成本低、体积小等特性,并在通信距离、可靠性、灵活性和安全性上都有一定的要求。本文结合结构健康监测的需求以及无线传感网络的特点,着重研究和开发了基于ZigBee技术的新型无线结构健康监测传感节点——CuteNew节点。 本文的主要研究和创新工作如下: (1)结合结构健康监测的需求以及无线传感网络的特点,研究和搭建了CuteNew节点的模块化独立分层设计的系统构架,并分析了CuteNew节点采用模块化独立分层设计的优点。 (2)在模块化独立分层设计的系统构架下,完成了CuteNew节点各模块硬件的详细设计、功能实现以及印刷电路板的设计,并实现了CuteNew节点的基础软件平台的开发,包括在嵌入式TinyOS操作系统下使用nesC语言编写的节点处理和通信等程序。 (3)通过实验,对CuteNew节点的功耗、模数转换、传输距离、信号频谱、抗干扰等性能进行了测试、分析、评估和比较。 (4)面向结构健康监测的具体应用,搭建了一套远距离无线结构健康监测系统,完成了CuteNew节点的采集、处理、组网、多跳、通信等各种关键功能的实际验证。 本课题得到了国家自然科学基金重大研究计划项目(90305005)、国家自然科学基金重点项目(50135030)和教育部优秀人才支持计划项目(NCET-04-0513)的资助。


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