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基本信息
- 項目名稱：
- 嵌入式無線遠程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該系統(tǒng)具有簡便、高效、安全地實現(xiàn)無線遠程組網(wǎng)。不僅可以使用于一般固定和移動應(yīng)用場景，更便利地用于地震、雪災(zāi)等常規(guī)通信手段癱瘓的場合、煤礦安全生產(chǎn)無線可視監(jiān)控和緊急救援搶先、森林防火無線可視監(jiān)控、水利水文站無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、野外現(xiàn)場施工監(jiān)控及移動計算終端無線組網(wǎng)等等。 其覆蓋范圍大，無線收發(fā)過程中數(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。不僅如此，該系統(tǒng)還是一個無線遠程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)開放的開發(fā)平臺，可以通過接口配置和軟件集成擴展更多的功能，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)信號帶寬：6MHz； 3）作用距離：由發(fā)射機功率決定，功率越大傳輸距離越遠，最遠可達幾十公里(5W發(fā)射功率就可達二十幾公里)。 該系統(tǒng)將成為無線組網(wǎng)的一種很好的選擇。有巨大的發(fā)展前景?？偟膩碚f，該作品技術(shù)水平高，推廣應(yīng)用前景廣闊。
- 詳細介紹：
- 1、系統(tǒng)概述 嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)是一種無線的通用無線遠程網(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）無線傳輸，還可以在此基礎(chǔ)上還可提供多種功能的擴展和應(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。 簡單來講，本設(shè)計功能之一是一種無線遠程網(wǎng)橋，用以實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的無限橋接。嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)通過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)過拆包和加密再通過無線模塊發(fā)射出去，對應(yīng)地，通過無線模塊接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過拼包和解密，再發(fā)給網(wǎng)卡實現(xiàn)兩個局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的無限橋接。 本設(shè)計功能之二是一種無線遠程可視對講或者監(jiān)控，及可配置成單工或雙工模式，用以實現(xiàn)地震、雪災(zāi)等常規(guī)通信手段癱瘓的場合、煤礦安全生產(chǎn)無線可視監(jiān)控和緊急救援搶先、森林防火無線可視監(jiān)控等。單端或雙端采集音視頻信號，經(jīng)音視頻壓縮編碼和加密再通過無線模塊發(fā)射出去，對應(yīng)地，通過無線模塊接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過解密和音視頻解碼，再發(fā)顯示音視頻播放設(shè)備無線遠程可視對講或者監(jiān)控。 本設(shè)計功能之三是一種遠程無線控制，用水利水文站無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、現(xiàn)場施工監(jiān)控等人員不便于駐守操控的應(yīng)用場景。嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)通過擴展連接各種工業(yè)控制常用接口類型，譬如：串口UART、并口、IIC、SPI等等，將控制信號經(jīng)過加密和加校驗碼再通過無線模塊發(fā)射出去，對應(yīng)地，通過無線模塊接收的控制信號解密和校驗，再發(fā)給遠端的設(shè)備實現(xiàn)遠程無線控制。 2、系統(tǒng)整體設(shè)計及系統(tǒng)各部分概述 嵌入式無線遠程收發(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)。通過驅(qū)動和應(yīng)用程序的開發(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，并可對原始IP數(shù)據(jù)報進行數(shù)據(jù)加密、解密、過濾等處理。通過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與無線收發(fā)模塊的通信。正是因為FPGA對時序的靈活控制，我們可以通過改變FPGA的時序以使我們的系統(tǒng)在不同的環(huán)境下適應(yīng)不同無線收發(fā)模塊。FPGA主要負責(zé)實現(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)模塊主要負責(zé)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、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，例如偏遠山地、港口和開闊地等特殊地理環(huán)境，對有線網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸?shù)牟季€工程帶來極大的不便，采用有線的施工周期將很長，甚至根本無法實現(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，常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓時，數(shù)據(jù)信息就無法及時傳遞上去，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）對于只需臨時應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，如果考慮應(yīng)用有線網(wǎng)絡(luò)存在著資源浪費的情況。（4）對于以上及類似情況，在移動的狀態(tài)下完成便攜無線組網(wǎng)。 無線組網(wǎng)簡單、方便，抗災(zāi)性好，成本也低，可大量節(jié)省投資。嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)可以實現(xiàn)無線組網(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，嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)將成為無線組網(wǎng)的一種很好的選擇。具體可用于煤礦安全生產(chǎn)無線監(jiān)控、森林防火無線監(jiān)控、水利水文站無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、野外現(xiàn)場施工監(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，嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)不僅可以完成普通網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能，還可以實現(xiàn)：有線無線接入網(wǎng)絡(luò)的自由切換；一對一、一對多、多對多傳輸；無線收發(fā)過程中數(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)用場景，還是一個無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)平臺，可以通過軟件集成擴展功能，以適應(yīng)用戶需要的多種具體的特殊應(yīng)用場景。
科學(xué)性、先進性
- 1）嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)點對點、一點對多點的傳輸，還可以實現(xiàn)多點對多點傳輸，提高了用戶合理使用資源靈活組網(wǎng)。 2）根據(jù)用戶需要，嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)可以在無線收發(fā)過程中對需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，最大程度地保護用戶的數(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)用戶實際應(yīng)用需要，這些對數(shù)據(jù)的處理實現(xiàn)都可以在嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)上完成。 4）嵌入式無線遠程收發(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)上提供遠程工控等多種功能的擴展和應(yīng)用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 第十屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“一等獎”
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)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 嵌入式無線遠程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)特點：1、“嵌入式”使系統(tǒng)低功耗、便攜小型化；2、“無線”讓通信搭建便利，并支持移動場合；3、“遠程”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線網(wǎng)絡(luò)接入方式，與現(xiàn)有無線接入設(shè)備互為補充，可實現(xiàn)點對點、一點對多點的傳輸，還可以實現(xiàn)多點對多點傳輸，提高用戶合理使用資源靈活組網(wǎng)。 嵌入式無線遠程收發(fā)系統(tǒng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，系統(tǒng)具有簡便、高效、安全地實現(xiàn)無線遠程組網(wǎng)。不僅可以使用于一般固定和移動應(yīng)用場景，更便利地用于地震、雪災(zāi)等常規(guī)通信手段癱瘓的場合、煤礦安全生產(chǎn)無線可視監(jiān)控和緊急救援搶先、森林防火無線可視監(jiān)控、水利水文站無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、野外現(xiàn)場施工監(jiān)控及移動計算終端無線組網(wǎng)等。其覆蓋范圍大，無線收發(fā)過程中數(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。不僅如此，該系統(tǒng)還是一個無線遠程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)開放的開發(fā)平臺，可以通過接口配置和軟件集成擴展更多的功能，以適應(yīng)用戶多種具體需要。
同類課題研究水平概述
- 本項目的“嵌入式無線遠程網(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空中接口方案來實現(xiàn)遠距離無線傳輸?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[D].同濟大學(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)制的實現(xiàn)[D].南京理工大學(xué),2006. A05：鄭宇馳.基于OFDM的DVB-T接收機的設(shè)計[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，其中包括COFDM接收系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計，詳盡的闡述了系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵模塊的設(shè)計原理；DVB-T傳輸系統(tǒng)及信道模型的研究與仿真為系統(tǒng)實現(xiàn)提供了強有力的理論驗證支持；系統(tǒng)信道編碼和調(diào)制的實現(xiàn)提供了發(fā)射機的設(shè)計參考；基于OFDM的DVB-T接收機的設(shè)計提供了接受機的設(shè)計參考。本項目“嵌入式無線遠程網(wǎng)絡(luò)收發(fā)系統(tǒng)”主要將DVB-T的遠程無線傳輸、支持移動應(yīng)用場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)，偏遠山地、港口和開闊地等特殊地理環(huán)境）的無線組網(wǎng)。 綜上所述：在前述檢索范圍內(nèi)，雖然關(guān)于DVB-T在地面移動數(shù)字電視的研究報道較多，但用DVB-T的無線空中接口方案做遠程無線視頻傳輸、監(jiān)控以及特殊環(huán)境下的無限組網(wǎng)還很鮮見。具有本項目查新點的研究在國內(nèi)未見公開報道。
