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矿用融合网关设计及关键技术研究

矿用融合网关设计及关键技术研究

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作者：王宽中国矿业大学

学位级别：硕士

随着传感器技术、通信技术以及计算机技术的迅速发展,我国煤矿生产朝着信息化、自动化与智能化的方向迈进。为实现煤矿井下信息的实时共享和综合利用,煤矿安全监控系统也在不断的融合升级。针对井下设备接口协议多样、异构网络无法融合... 详细信息

随着传感器技术、通信技术以及计算机技术的迅速发展,我国煤矿生产朝着信息化、自动化与智能化的方向迈进。为实现煤矿井下信息的实时共享和综合利用,煤矿安全监控系统也在不断的融合升级。针对井下设备接口协议多样、异构网络无法融合、数据传输可靠性差等问题,本文对多种矿用接入协议和工业以太网协议进行分析,研究协议转换原理,设计了一款矿用异构网络融合网关,同时基于该网关研究多任务调度机制和队列管理机制,以期提高信息传输的实时性和可靠性。本文的主要研究内容如下:(1)针对煤矿井下常用的RS485、CAN等总线接入协议和ZigBee、6LoWPAN、WiFi等无线接入协议,本文设计了一款矿用融合网关,接着分别从硬件电路与软件系统两方面设计了网关的主控模块和路由模块,从而屏蔽底层接入设备的异构性,实现多协议设备的透明接入及共网可靠传输。(2)基于主控模块ucos-III实时操作系统研究网关的多任务调度机制,针对不同优先级任务设计了抢占式调度算法,针对相同优先级任务设计了改进的时间片轮转调度算法。实验表明,网关多任务调度机制的实现增强了网关处信息的实时交互能力,提高了系统响应性能。(3)基于网关路由模块研究主动队列管理算法,通过对RED(Random Early Detection,随机早期检测)算法及改进算法的分析研究设计了应用于分类业务的CWARED(Classfication Weigthed Adaptive RED,分类加权自适应随机早期检测)算法,该算法采用分类加权的方式调整平均队列长度,同时改善了分组数据包的丢弃方式。实验表明,改进的CWARED算法降低了网络在带宽受限情况下的拥塞程度,增强了数据在边缘链路传输的稳定性和可靠性。(4)基于网关软硬件设计及关键技术的研究设计系统测试实验,首先通过实验验证网关原理样机多协议转换功能和信息交互功能,接着测试网关稳定运行过程中时延和丢包状况,最后设计实验测试不同协议转换任务的实时交互响应性能。结果表明,设计的矿用融合网关可以实现多协议转换的功能,且具有较好的响应实时性和和传输可靠性。

关键词：异构协议融合网关任务调度 ucos-ⅲ系统主动队列管理 CWARED算法

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基于移动通信网络远程防盗车载终端的设计和应用

基于移动通信网络远程防盗车载终端的设计和应用

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作者：魏新标华南理工大学

学位级别：硕士

全球经济不断发展增强,科技水平更是日新月异,涌现了各种交通工具,而汽车是大家最为熟悉的一种,汽车的出现为出行节省了时间,方便了大家的生活和工作,目前快递行业的快速发展也是汽车不断普及的结果,每天都有大量的汽车载满货物在公路... 详细信息

全球经济不断发展增强,科技水平更是日新月异,涌现了各种交通工具,而汽车是大家最为熟悉的一种,汽车的出现为出行节省了时间,方便了大家的生活和工作,目前快递行业的快速发展也是汽车不断普及的结果,每天都有大量的汽车载满货物在公路上奔驰。生活和工作离不开汽车,对于汽车安全和防盗问题也提上了日程;每天都有大量的汽车发生交通事故,往往事故得不到及时的通知和处理,这对生命财产安全是个极大的威胁,日益增长的车辆失窃事件引起大家的注意。出于汽车管理、交通安全和防盗方面,本文设计了基于移动通信网络的远程防盗车载终端,主控单元使用单片机STM32F103RET6加载u COS-III系统,整合了移动通信技术、GPS定位技术、RFID技术、摄像头拍照技术、OBD汽车诊断技术和加速度传感器技术,连接网络TCP服务器后台和车主手机,形成终端、网络服务器后台和人的紧密三角联系,使批量汽车管理成为可能,终端设备连接汽车的制动和门锁系统,能有效防止车主的疲劳驾驶,交通事故能第一时间反馈到后台和备用手机号码,达到实时报警的效果,最大限度保障车主的人身安全;车载终端在及时报警防盗的基础上,对被盗车辆实时跟踪,同时监控车内场景,为车辆的追回提供便利。本文针对汽车防盗终端的各个模块,详细说明了其中主要功能的技术知识;根据市场需求分析了功能和硬件需求,从而确定了车载终端的设计方案;在硬件选型上根据器件和模块的性能、价格、尺寸、驱动和接口等的考量来选择,给出了关键模块的电路设计原理图;在软件设计上,以u COS-III实时操作系统为基础,根据各个模块的通信协议和具体软件功能建立系统任务,任务之间相互独立又保持联系,在u COS-III系统内核的协调下完成本设计的功能需求。

关键词：车载终端汽车远程防盗 GPS定位 ucos-ⅲ系统

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