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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)便、高效、安全地實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程組網(wǎng)。不僅可以使用于一般固定和移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景，更便利地用于地震、雪災(zāi)等常規(guī)通信手段癱瘓的場(chǎng)合、煤礦安全生產(chǎn)無(wú)線可視監(jiān)控和緊急救援搶先、森林防火無(wú)線可視監(jiān)控、水利水文站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、野外現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控及移動(dòng)計(jì)算終端無(wú)線組網(wǎng)等等。 其覆蓋范圍大，無(wú)線收發(fā)過(guò)程中數(shù)據(jù)的加密保障了極高的信息傳輸安全性，嵌入式系統(tǒng)集成使系統(tǒng)體積小等特點(diǎn)。不僅如此，該系統(tǒng)還是一個(gè)無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以通過(guò)接口配置和軟件集成擴(kuò)展更多的功能，以適應(yīng)用戶多種具體需要。 系統(tǒng)主要參數(shù)： 1）收/發(fā)數(shù)據(jù)速率：6Mbit/s； 2）射頻收發(fā)信號(hào)帶寬：6MHz； 3）作用距離：由發(fā)射機(jī)功率決定，功率越大傳輸距離越遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可達(dá)幾十公里(5W發(fā)射功率就可達(dá)二十幾公里)。 該系統(tǒng)將成為無(wú)線組網(wǎng)的一種很好的選擇。有巨大的發(fā)展前景?？偟膩?lái)說(shuō)，該作品技術(shù)水平高，推廣應(yīng)用前景廣闊。
- 詳細(xì)介紹：
- 1、系統(tǒng)概述 嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)是一種無(wú)線的通用無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，其基本功能是完成設(shè)備兩端數(shù)據(jù)（音視頻、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和控制指令等）無(wú)線傳輸，還可以在此基礎(chǔ)上還可提供多種功能的擴(kuò)展和應(yīng)用，是一種十分靈活、應(yīng)用廣泛的新型網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。 簡(jiǎn)單來(lái)講，本設(shè)計(jì)功能之一是一種無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)橋，用以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)限橋接。嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)通過(guò)RJ45接口與一端局域網(wǎng)連接，獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)拆包和加密再通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去，對(duì)應(yīng)地，通過(guò)無(wú)線模塊接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)拼包和解密，再發(fā)給網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)限橋接。 本設(shè)計(jì)功能之二是一種無(wú)線遠(yuǎn)程可視對(duì)講或者監(jiān)控，及可配置成單工或雙工模式，用以實(shí)現(xiàn)地震、雪災(zāi)等常規(guī)通信手段癱瘓的場(chǎng)合、煤礦安全生產(chǎn)無(wú)線可視監(jiān)控和緊急救援搶先、森林防火無(wú)線可視監(jiān)控等。單端或雙端采集音視頻信號(hào)，經(jīng)音視頻壓縮編碼和加密再通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去，對(duì)應(yīng)地，通過(guò)無(wú)線模塊接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)解密和音視頻解碼，再發(fā)顯示音視頻播放設(shè)備無(wú)線遠(yuǎn)程可視對(duì)講或者監(jiān)控。 本設(shè)計(jì)功能之三是一種遠(yuǎn)程無(wú)線控制，用水利水文站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控等人員不便于駐守操控的應(yīng)用場(chǎng)景。嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)展連接各種工業(yè)控制常用接口類(lèi)型，譬如：串口UART、并口、IIC、SPI等等，將控制信號(hào)經(jīng)過(guò)加密和加校驗(yàn)碼再通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去，對(duì)應(yīng)地，通過(guò)無(wú)線模塊接收的控制信號(hào)解密和校驗(yàn)，再發(fā)給遠(yuǎn)端的設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線控制。 2、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)各部分概述 嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)主要由DSP，F(xiàn)PGA，射頻收發(fā)模塊三部分組成。其中系統(tǒng)DSP采用ADI公司Blackfin537處理器，BF537最高處理速度600MHz，不僅片上集成MAC，各種外圍接口和資源也非常的豐富。軟件上使用Uboot1.1.6作為Bootloader；Uclinux2.6.22作為操作系統(tǒng)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，DSP主要用于從有線網(wǎng)絡(luò)獲取和發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并可對(duì)原始IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密、解密、過(guò)濾等處理。通過(guò)DSP的PPI接口，DSP可將處理后的數(shù)據(jù)包發(fā)送給FPGA或從FPGA接收數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)FPGA部分我們使用Xilinx virtexII 250，F(xiàn)PGA部分主要功能是完成DSP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、音視頻編解碼板以及各種工業(yè)控制接口的控制信號(hào)與無(wú)線收發(fā)模塊的通信。正是因?yàn)镕PGA對(duì)時(shí)序的靈活控制，我們可以通過(guò)改變FPGA的時(shí)序以使我們的系統(tǒng)在不同的環(huán)境下適應(yīng)不同無(wú)線收發(fā)模塊。FPGA主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)復(fù)用及解復(fù)用和數(shù)據(jù)加解密。射頻收發(fā)模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在許多情況下，采用有線方式組網(wǎng)存在著很大的不足，比如：（1）用戶往往由于受到地理環(huán)境和工作內(nèi)容的限制，例如偏遠(yuǎn)山地、港口和開(kāi)闊地等特殊地理環(huán)境，對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸?shù)牟季€工程帶來(lái)極大的不便，采用有線的施工周期將很長(zhǎng)，甚至根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。（2）采用有線通信方式在遇到刮風(fēng)、暴雨、地震等災(zāi)害時(shí)，常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓時(shí)，數(shù)據(jù)信息就無(wú)法及時(shí)傳遞上去，因此有線傳輸?shù)目篂?zāi)性比較差，難以適應(yīng)高可靠性要求。（3）對(duì)于只需臨時(shí)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，如果考慮應(yīng)用有線網(wǎng)絡(luò)存在著資源浪費(fèi)的情況。（4）對(duì)于以上及類(lèi)似情況，在移動(dòng)的狀態(tài)下完成便攜無(wú)線組網(wǎng)。 無(wú)線組網(wǎng)簡(jiǎn)單、方便，抗災(zāi)性好，成本也低，可大量節(jié)省投資。嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)，并且由于其覆蓋范圍大、信息傳輸安全性高，系統(tǒng)體積小等特點(diǎn)，嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)將成為無(wú)線組網(wǎng)的一種很好的選擇。具體可用于煤礦安全生產(chǎn)無(wú)線監(jiān)控、森林防火無(wú)線監(jiān)控、水利水文站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、野外現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控及組網(wǎng)等。 普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成網(wǎng)絡(luò)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸和交互，嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)不僅可以完成普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，還可以實(shí)現(xiàn)：有線無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的自由切換；一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多傳輸；無(wú)線收發(fā)過(guò)程中數(shù)據(jù)的加密，保證信息傳輸安全性等。它不僅可以使用于普通應(yīng)用場(chǎng)景，還是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以通過(guò)軟件集成擴(kuò)展功能，以適應(yīng)用戶需要的多種具體的特殊應(yīng)用場(chǎng)景。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1）嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸，提高了用戶合理使用資源靈活組網(wǎng)。 2）根據(jù)用戶需要，嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)可以在無(wú)線收發(fā)過(guò)程中對(duì)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，最大程度地保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)安全。 3）在特殊應(yīng)用背景中，如音視頻傳輸，采用編解碼以降低數(shù)據(jù)率，根據(jù)用戶實(shí)際應(yīng)用需要，這些對(duì)數(shù)據(jù)的處理實(shí)現(xiàn)都可以在嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)上完成。 4）嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)不僅能夠完成普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的工作，還可以在此基礎(chǔ)上提供遠(yuǎn)程工控等多種功能的擴(kuò)展和應(yīng)用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 第十屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽“一等獎(jiǎng)”
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作生產(chǎn)
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)特點(diǎn)：1、“嵌入式”使系統(tǒng)低功耗、便攜小型化；2、“無(wú)線”讓通信搭建便利，并支持移動(dòng)場(chǎng)合；3、“遠(yuǎn)程”在于覆蓋范圍寬，5W的發(fā)射功率可覆蓋20公里左右；4、“網(wǎng)絡(luò)”在于這是一種新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入方式，與現(xiàn)有無(wú)線接入設(shè)備互為補(bǔ)充，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸，提高用戶合理使用資源靈活組網(wǎng)。 嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程收發(fā)系統(tǒng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，系統(tǒng)具有簡(jiǎn)便、高效、安全地實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程組網(wǎng)。不僅可以使用于一般固定和移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景，更便利地用于地震、雪災(zāi)等常規(guī)通信手段癱瘓的場(chǎng)合、煤礦安全生產(chǎn)無(wú)線可視監(jiān)控和緊急救援搶先、森林防火無(wú)線可視監(jiān)控、水利水文站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、野外現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控及移動(dòng)計(jì)算終端無(wú)線組網(wǎng)等。其覆蓋范圍大，無(wú)線收發(fā)過(guò)程中數(shù)據(jù)的加密保障了極高的信息傳輸安全性，嵌入式系統(tǒng)集成使系統(tǒng)體積小等特點(diǎn)。不僅如此，該系統(tǒng)還是一個(gè)無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以通過(guò)接口配置和軟件集成擴(kuò)展更多的功能，以適應(yīng)用戶多種具體需要。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 本項(xiàng)目的“嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)”采用DVB-T空中接口方案，其核心的視頻傳輸或說(shuō)監(jiān)控，以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸就是利用DVB-T空中接口方案來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸?shù)摹? A01：周加銃.DVB-T COFDM接收系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計(jì)[D].同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,2007. A02：鐘燮文.DVB-T傳輸系統(tǒng)及信道模型的研究與仿真[D].華南理工大學(xué),2006. A03：陳月芬.DVB-T（CMSE-OFDM）系統(tǒng)的研究與仿真[D].西安電子科技大學(xué),2007. A04：吳小霞.DVB-T系統(tǒng)信道編碼和調(diào)制的實(shí)現(xiàn)[D].南京理工大學(xué),2006. A05：鄭宇馳.基于OFDM的DVB-T接收機(jī)的設(shè)計(jì)[D].復(fù)旦大學(xué),2005. A01，A02，A03，A04，A05文中介紹了DVB-T具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中包括COFDM接收系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計(jì)，詳盡的闡述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)原理；DVB-T傳輸系統(tǒng)及信道模型的研究與仿真為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的理論驗(yàn)證支持；系統(tǒng)信道編碼和調(diào)制的實(shí)現(xiàn)提供了發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)參考；基于OFDM的DVB-T接收機(jī)的設(shè)計(jì)提供了接受機(jī)的設(shè)計(jì)參考。本項(xiàng)目“嵌入式無(wú)線遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)”主要將DVB-T的遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸、支持移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合用于音視頻傳輸和可視監(jiān)控，以及特殊環(huán)境（野外，礦區(qū)，偏遠(yuǎn)山地、港口和開(kāi)闊地等特殊地理環(huán)境）的無(wú)線組網(wǎng)。 綜上所述：在前述檢索范圍內(nèi)，雖然關(guān)于DVB-T在地面移動(dòng)數(shù)字電視的研究報(bào)道較多，但用DVB-T的無(wú)線空中接口方案做遠(yuǎn)程無(wú)線視頻傳輸、監(jiān)控以及特殊環(huán)境下的無(wú)限組網(wǎng)還很鮮見(jiàn)。具有本項(xiàng)目查新點(diǎn)的研究在國(guó)內(nèi)未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。
