導語：如何才能寫好一篇無線傳輸技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[論文摘要]3G的時代已經來臨，其主要技術標準WCDMA和CDMA2000誰優誰劣自然引起了我們的關注。本文從各個方面對兩個技術標準做了全面的對比研究。

一、引言

上世紀70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統的雙工FDMA模擬調頻系統，但由于模擬系統固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數字蜂窩移動通信系統所取代，相對FDMA系統有諸多優點，如頻譜利用率高，系統容量大、保密性好等。與此同時產生了以CDMA為基礎的數字蜂窩通信系統，相比TDMA系統具有低發射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優點。

隨著網絡的廣泛普及，圖像、話音和數據相結合的多媒體和高速率數據業務的業務量大大增加，人們對通信業務多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統遠遠不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動通信技術，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較

由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統，許多的思想都是源于CDMA系統，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求，支持高速多媒體業務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。

WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟，能同廣泛使用的GSM系統兼容；相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分，無線側設備可以共用的很少。

CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。

1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較

WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異，由于考慮出發點不同，造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性；CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。

（1）這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點：

①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統，因此為了提高系統容量，應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區內可容納更多的用戶數，即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。

②系統都支持開環發射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。

③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯系，而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。

④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。

（2）兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點：

①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務，并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s，步行環境384kb/s，車載環境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。

②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容，所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。

③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質量，并支持多用戶。

④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務，為了完善新的數據話音網絡，CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。

2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較

3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統中則不會如此。

WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密，而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游，這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題，更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。

3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較

（1）WCDMA的網絡演進技術

現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數據）方式；此后出現了GPRS（通用分組無線業務），首次在核心網中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。

（2）CDMA2000網絡演進技術

主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標準，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。

窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。

①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A，其支持的數據速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。

②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統，以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較，GSM是先有A接口標準，然后廠家依據標準開發；窄帶CDMA是廠家各自開發，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標準。

③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎，IS241D規范在1999年底，目前IS241E規范還未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景

對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度，還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看，兩種標準最后不能融合成一種，但可以共存。

在我國，GSMMAP網絡已形成巨大的規模，歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統演進，從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統，對GPS依賴較大；在小區站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現同步，將造成室內和城市小區部署的困難，而WCDMA設計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設備制造行業，我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟，而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。

WCDMA采用全新的CDMA多址技術，并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。

由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。

參考文獻：

［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術.北京：人民郵電出版社.

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關鍵詞：云臺；無線傳輸，Mini2440；局域網

中圖分類號：TP277

目前在視頻傳輸系統領域中，有線視頻系統應用廣泛，但有很多缺點，只適用于小范圍的區域。尤其對于一些特殊的勘探場合，很難布線，因此有線視頻傳輸系統受物理布線的限制無法實現。無線視頻傳輸系統卻不受限制，可以克服有線視頻傳輸系統的缺點。同時隨著自動化，通信技術的飛速發展，一種以嵌入式系統為主要處理手段的視頻無線傳輸系統的實現已經成為可能。

隨著信息技術的發展，市場上出現很多基于嵌入式的有線和無線兩種視頻傳輸系統。它們有很多突出的優點：系統提供良好的用戶接口，設置了用戶權限，只有有權限的用戶才能操作或控制該系統；可以用手機瀏覽網頁的方式查看實時視頻畫面。因此基于嵌入式技術的網絡視頻傳輸系統將有很好的發展空間。

1 云臺控制視頻無線傳輸系統的硬件結構

設計的系統由兩個大模塊組合而成：一個是控制攝像頭捕捉足夠大的視頻畫面的云臺控制器，此部分的設計是本論文的重點；另一個是基于Mini2440開發板的視頻無線傳輸模塊，此部分是實現整個系統功能的一個重要輔助工具，也是本系統以后發展、延伸的部分。基于云臺的視頻無線傳輸系統中硬件是實現整個系統功能的關鍵，由以下幾個部分構成：云臺控制器、視頻采集模塊、mini2440微處理器、無線傳輸模塊，GSM開關、手機終端模塊。

1.1 云臺控制器。云臺控制器是基于STC12C5A60S2 單片機設計的一個機體結構，通過單片機控制X軸和Y軸方向的兩個舵機，一個是X軸方向的旋轉，通過延時程序的設置可以以任意速度旋轉；Y軸方向的舵機可分三個檔位，當X軸舵機旋轉一個來回時Y軸方向的舵機才旋轉一個檔位，如此周而復始地旋轉，當X軸旋轉6個來回時Y軸舵機的三個檔位才能循環一次，如此的程序設計是為了云臺上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫面。

1.2 mini2440微處理器。Mini2440是性價比較高的一款開發板。因采用了穩定性特別強的電源芯片供電，再加上專業的復位電路，使得整體的電路板運行非常穩定。其PCB是采用先進的四層板制板技術，布線合理，整個電路板的信號流非常流暢、完整，符合電路信號原理，而且具有很多先進性，支持基本的操作系統，不僅具有極強的視頻圖像處理功能，還有豐富的硬件資源。

1.3 視頻采集模塊。數字攝像頭可以直接捕捉視頻圖像，然后傳送到計算機里儲存或進一步的處理。本文涉及到視頻采集模塊是一款USB攝像頭。

1.4 無線傳輸模塊。本次設計是通過網頁瀏覽的方式將攝像頭捕捉到的視頻圖像經過友善之臂開發板進行處理后經過一個由路由器組建的局域網內實現視頻數據無線傳輸。在本次設計中選擇TP-LINK無線路由器作為無線傳輸模塊來搭建本次設計所用到的一個局域網。TP-LINK無線路由器有很多優點，適合于本次設計的視頻數據傳輸要求。

1.5 GSM開關。整個系統中控制攝像頭掃描范圍的云臺控制器是通過單片機控制兩個平面的舵機轉角來實現攝像頭的畫面捕捉范圍的。云臺控制器耗電量比較大，而且長時間運行會縮短舵機的壽命，所以需要一種開關來控制云臺控制器的開通與關斷，所以對一個GSM開關進行了改裝，從而實現了在任何一個位置，任何一個時間都可以控制云臺控制器的開通與關斷。查看視頻畫面掃不到的范圍時才打開云臺控制器運行，否則就關掉，這樣不僅節省電能，還能做到延長云臺控制器的壽命。

2 云臺控制器的設計

2.1 云臺機體設計。云臺是為了能使其上面搭載的攝像頭掃描到的范圍更廣泛而設計的。它的機械結構一般有兩個自由度即可，一般是指在水平方向即X軸和垂直方向即Y軸即可滿足要求。

2.2 云臺控制電路的設計。云臺電路結構如下圖1所示，本次云臺共用2路舵機，但考慮到某些端口發生故障而影響研究進程，再考慮到節約資源，避免浪費，此主控板可以對以后的擴展有所幫助，所以我預留了20個接口，主控板共有22路舵機接口，并且在云臺主控板上預留了其他傳感器接口，可以進行一些附加功能的擴展。

圖1 云臺電路結構

2.3 云臺動作程序。程序分兩個子程序：一個是單片機初始化子程序，另一個是云臺動作規劃控制程序。其中云臺動作規劃控制程序又分兩個動作，一個是X軸方向的旋轉，通過延時程序的設置可以以任意速度旋轉，Y軸方向的舵機可分三個檔位，當X軸舵機旋轉一個來回時Y軸方向的舵機才旋轉一個檔位，如此周而復始地旋轉，當X軸旋轉6個來回時Y軸舵機的三個檔位才能循環一次，如此的程序設計是為了云臺上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫面。

3 視頻無線傳輸的實現

3.1 視頻的無線傳輸。隨著科學技術的不斷發展，各種無線設備如同雨后春筍，得到了很廣泛的應用。在本次論文設計中我主要采用目前技術比較成熟的無線局域網技術，無線局域網的通信標準是802.11a/b/g。通過無線路由器搭建一個局域網，使用TCP/IP協議再將攝像頭采集到的視頻數據經過Mini2440開發板處理后通過局域網可以查看到動態的視頻畫面。

3.2 視頻數據壓縮處理程序的實現。在本次設計中視頻數據的采集及壓縮處理程序是Mini2440-bin，可以與本次論文所選用的攝像頭驅動程序很好地匹配使用。此程序可實現的是實時視頻數據的傳輸，不需要用大量的存儲空間去保存大量的視頻數據，這也是本次畢業論文所設計系統區別與監控錄像的地方。

然后可以通過智能安卓系統的手機在終端通過瀏覽網頁的方式查看實時的視頻畫面，同時也通過手機撥通GSM開關的方法來控制云臺的開通與關斷，即可以用手機查看實時畫面的同時也可以靈活的無線控制云臺輕松得到自己想要看到的視頻畫面角度。

3.3 手機查看視頻畫面。前期的設計和調試工作完成后，就可以通過手機查看系統傳輸的實時畫面。打開手機的瀏覽器，鍵入系統的IP地址，可以在手機上顯示動態的視頻畫面，同時還可以通過手機控制云臺的開通與關斷，從而得到自己想看的畫面角度，找好位置后可以通過手機發送指令關掉云臺，這樣可以節省電能。

4 結論

本次論文設計運用自動控制技術和信息通信技術的一些成熟的技術作為理論依據，成功地完成了基于云臺控制的視頻無線傳輸系統的設計工作。因為在設計云臺控制器主控板時預留了很多傳感器輸入，并且主控板還可以控制20路舵機，所以可以在系統上加一個濕度檢測傳感器，通過濕度檢測傳感器檢測雨點，同時驅動另幾路舵機來控制遮雨裝置工作，保護整個系統不會受雨水淋濕，這樣系統的安裝位置就不受環境限制了，不僅可以用在室內，還可以用在戶外。如此改裝，完善后我們可以將本系統用在實驗室，老師可以隨時隨地查看學生的做實驗狀況。經過長時間運行測試，系統工作穩定可靠，對于畫面運動變化檢測靈敏，能夠滿足一般用途的視頻防盜監控的需要。同時系統價格低廉，可以根據不同的應用改變智能監控算法，具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1]張秀玲.視頻監控系統研究現狀與發展趨勢[J].工程技術，2011，1（3）：1-2.

[2]張杰.嵌入式無線視頻監控系統的設計與實現[J].科學技術，2010，2（1）：1-2.

[3]石曉棟，李全虎.嵌入式實時視頻傳輸系統的設計與實現[D].呼和浩特：內蒙古大學，2012.

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[論文摘要]藍牙計劃基本上是一個無線傳輸的計劃,不需要透過實質線路,在一定的距離范圍內,可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數十公里內皆可傳達,而是數十至數百公尺內的短距離無線傳輸。此外可傳輸的裝置不限于手機,只要有裝設藍牙收發模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸。

一、前言

越來越多數字電子產品借著新科技提升本身的性能和實力。以目前發展的趨勢來看,未來消費性電子產品將有兩個重要的發展指標,一是使用藍牙技術這類開放技術,以無線,局域網絡,可攜帶式設備成為網絡體的延伸。另一項則是內存規格的統一,加密以及輕量化應用。

無論您喜不喜歡,“藍牙計劃”這個名詞幾乎已到了無孔不入的境界,不論是商業財經臺還是一般大眾電視臺,都不只一次以上報導這個計劃的進展與新聞,話雖如此,但卻很少人了解此計劃的原意與來龍去脈,只知道有這樣一個計劃正如火如荼地進行,且聲勢浩大、似乎充滿無限希望。可預見的,未來與藍牙計劃相關的新聞只會更多,因為計劃正一步步實現中。

藍牙(Bluetooth)簡單講就是一種電信、計算機的無線傳輸技術。單從字面上很難了解藍牙是個怎么樣的技術,他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡單的說藍牙是一種無線網絡與消費性電子產品之通訊技術,透過無線傳輸和基頻模塊構成,其快速響應和跳頻系統的特性使無線傳輸更佳穩定。可以應用在各種電子產品如:筆記型計算機、行動電話、數字相機和其它相類似電子產品等。

二、藍牙的緣起

藍牙計劃基本上是一個無線傳輸的計劃,不需要透過實質線路,在一定的距離范圍內,可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數十公里內皆可傳達,而是數十至數百公尺內的短距離無線傳輸。此外可傳輸的裝置不限于手機,只要有裝設藍牙收發模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸,包括PDA、筆記型計算機、車用裝置等等。藍牙計劃的發起,主要是1998年5月,由Ericsson(愛立信,瑞典)、Intel(英特爾,美國)、NOKIA(諾基亞,芬蘭)、IBM(國際商務機器,美國)、TOSHIBA(東芝,日本)等五家公司,共同組織一個“特別參與組織(SIG,SpecialInterestGrou)”稱為BluetoothSIG,以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術規格。

三、淺談藍牙技術

藍牙計劃雖是1998年開始,但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網絡通訊協議:IEEE-802.11。

藍牙基本上也是運用射頻(RF)方式進行無線通訊,至于使用的頻帶范圍,則是使用2.45GHz,這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶,舉凡工業、科學、醫療(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。

由于這個頻帶被廣泛使用了,那么使用此頻帶進行通訊,絕對是很容易收到干擾的,因此藍牙規格被設計成可跳頻通訊,能夠在一秒鐘內進行1,600次的跳頻動作,此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻,這也使得藍牙無線收發的數據封包不能太長,否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數,所以藍牙短封包、快速跳頻的特性,也使其無線傳輸能抗干擾、更穩定通信。

藍牙規格已經正式公布v1.0版,規格方面算是踏出成熟的第一步,接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及,就是在既有的用途裝置上,追加設計藍牙功能即可,以節省開發時間與成本,為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。

藍牙射頻模塊一方面要夠便宜,才可能快速普及,另一方面也要夠小巧,才能適用于所有的需求裝置上,目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及,而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。

四、藍牙技術的應用

藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力,因此藍牙技術可以舒緩若干問題,例如可以直接利用藍牙的高速數據傳輸率來傳輸語音,等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。

另外對于小公司、小環境等,也可以省去布設實質線路的成本,以及后續線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能,也等于可以建立無線的LAN環境、小族群通訊環境。

五、藍牙技術的展望

(一)藍牙收發話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波,據報導證實電磁波會對人體造成傷害,所以有了藍牙,你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大,然后把收發話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率,所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里講電話,不必把電話緊貼的臉,甚至按下收發話器上的按鈕就可以直接接聽來電。

(二)比一般傳統式紅外線傳輸更快,且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是,它能夠允許兩個裝置,在不排成一直線的狀態下,還能夠以無線的方式傳送數據。不像紅外線傳輸最大的缺點是,你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數據。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數據傳輸速度比紅外線傳輸還要快,每秒鐘高達1MB。

(三)手表可自動對時間,無線下載Mp3。只要將來手表有內建藍牙且有Mp3撥放功能,這樣一來將可自動設定為標準時間,且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。

(四)其它還有很多很多,只要現在是要接線的,都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及,相信對通訊方式、產品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊,甚至很難想象沖擊的程度。不過就現階段而言,藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的,各位可以想象家里安裝一個藍牙收發基地臺,家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線,就可以互通或連外。在公司內外務人員趕時間,只要在藍牙收發范圍內都可以傳送數據,例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查,只要帶個PDA,倉庫內設有藍牙基地臺,馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總,當然,藍牙基地臺后面有接往Internet,或是以公司專線,或VPN方式連接。另外數字相機拍完的相片,只要接近筆記型計算機就可以回傳,省去記憶卡的插拔,既有計算機外設裝置也都可以無線化,無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺,則一支具有藍牙功能的手機,在家就可以跟居家無線電話一樣使用,而且是付居家電話費,在公司則變成自己的辦公分機,公司替您付電話費,而在外出時就跟一般行動手機一樣使用,這樣真正落實一人一機終生用的理想,這種方式也被人稱為三合一電話,即是居家、辦公、行動電話三者合一。

六、結束語

藍牙技術一定會飛速發展,但仍然有一些應用的細節問題需要解決,如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取,必須要用戶提前設置對應頻段等,嚴重影響藍牙技術產品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發展過程,藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。

參考文獻:

[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified(影印本).人民郵電出版社。

[2]金純,許光辰,孫睿.藍牙技術.電子工業出版社。

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【關鍵詞】無線通信 氣象數據

氣象數據的獲得非常重要，因為氣象與人們的生活密切相關，同時也直接影響著鐵路、航空、農業、工業、等各個行業的發展。如今，在國內主要根據人工觀察收集氣象資料不能滿足無縫預報服務的要求由于觀察衰老緩慢，密度小。在這種人的生存是一個主要的問題的條件下是不現實的建立載人氣象站，這些區域是戈壁、沙漠、天山、沼澤和其他偏遠地區。自動氣象站是根據需要直接或通過制定站觀測數據轉換成代碼的一種形式通過儀器自動觀測和發送或記錄觀測數據，在當前無線電通信技術迅猛發展的形勢下，有線傳輸因其發展時間長，技術相對成熟而成為相對更為廣泛的鋪設方式。當然，無線傳輸憑借著其獨特的優勢，在通信傳輸領域也迅速的形成了自己的一席之地。有線電視傳輸網絡有以下缺點，布線成本高，施工困難和不利的維護和機會是有限，特別是在偏遠地區人煙稀少的缺陷是更重要的。

1 國內外研究現狀及發展趨勢

當前，國內主要的氣象站組成方式大多相同，由傳感設備、變換裝置、電源組成，結合數據處理功能，資料發送單元等，共同構成一個有機的整體，進行無人化信息接收和整合。通過電子設備或計算機控制，自動進行氣象觀測和資料收集傳輸的氣象站。利用計算機裝置或電子裝備對其自動進行氣象資料收集整理和氣象觀測。如今國內外有很多制造商自動站、它們傳輸通過計算機，并且使用衛星通訊有線或無線傳輸方式在傳輸的過程中它們使用計算機，衛星通訊或是一些無線傳輸方式。有些地區通過無線傳輸方式來研究工業控制計算，目的是：解決自動站數據的不便直接到工業控制計算機，運用有線或無線方式引入到遠程計算機。來解決數據在傳輸過程中的不方便直接運用到工業控制計算機，通過無線或是有線方式引入到遠程計算機。在10年期間，自動氣象站不斷壯大，并應用在很多方面，它取決于許多因素，其中技術因素，它發揮著顯赫的的作用，包括微型計算機、通信、傳感器等技術的發展和應用，在各行各業都可以看到自動氣象站的身影，其中它的技術因素發揮著重要的作用，該其包括傳感裝置，通訊工具，微型計算機等發展和應用。提供了良好的技術基礎在改善性能的自動氣象站技術的方面，特別是微處理器和通信技術，簡化了數據傳輸的日益成熟并且降低了成本，提高了效率和準確的數據準確，高效的傳輸同時，實現自動氣象站的功能。

2 GPRS的數據傳輸的特點及基本構架

2.1 GPRS的數據傳輸特點

GPRS是歐洲通信標準協會定義的一種能夠在GSM網絡上提供真正的無線分組服務的方法，是第二代移動通信技術GSM向第三代移動通信（3G）的過渡技術。

GPRS網絡解決了GSM網絡低匯率、電路故障和窮人的資源利用率，充分利用現有的GSM網絡資源，來提高傳輸速率。GSM網絡數據傳輸速率低于9.6KBI/S，最大的GPRS網絡理論可以提供171.2Kb的傳輸速度。GPRS網絡訪問時間是短暫的同時，能提供及時快速的連接，可以提高工作的效率。GPRS網絡與四個不同的Qos的不同的服務有不同的優先級和可靠性標準和數據速率，延遲，可以選擇根據實際靈活的服務質量參數為用戶提供服務，所以最好能支持頻繁爆發，少量的數據服務。用戶可以隨機和移動你的網絡點，實現無處不在的通信。

GPRS采用分組交換技術，高效傳渝高速或低速數據和信令，優化了對網絡資源和無線資源的利用。定義新的GPRS無線信道，并且分配方式十分靈活。

2.2 系統的構成與結構設計

氣象自動站采用的網絡結構是星型結構，每個站點的資料直接傳輸到中心站服務器，服務器既接公網，又接氣象局內部網絡。每個補丁通過無線網絡連接到數據中心服務器或車站計算機，站通過氣象局計算機內部網絡連接到數據中心服務器。自動氣象站網絡設備結構圖，每個環節通過數據連接或通過氣象局計算機內部連接數據如圖1數據中心服務器（省級）。

（1）小站數據直接通過網絡數據傳輸到數據中心服務器小站數據可以由網絡數據直接到數據中心服務器進行處理，其次還可以通過網絡到當地的信息管理再通過有線或是無線傳輸到數據的中心服務器。

（2）GPRS氣象數據傳輸流程。這個系統的設計氣象數據采集、氣象儀器測量的氣象數據，該系統設計的目的是：氣象數據的收集和整理以及通過氣象儀器來收集氣象數據收集器和氣象傳感器傳遞信號，電源提供的太陽能收集器，因此解決遠程供電問題，無人區域。具體情況如圖2所示。

氣象數據的系統是第一個收集的氣象傳感器脈沖或電壓和電流信號。定量收集器在模擬數據采樣和轉換成數字或字符信號。停止接收系統將字符和數字，生成文檔，軟件顯示氣象信息的查詢。氣象信息采集完成氣象傳感器、數據傳輸過程圖如圖3所示。

3 結束語

伴隨著極速發展的無線通信技術，它運用在生活各個方面。根據使用無線通信技術的新穎優點和自動氣象站的發展，提出沒有義務自動氣象站的偏遠地區。這個想法可以應用于很多行業。論文的基本目的是建立自動氣象站系統。主題通過分析在結構設計、硬件設計、通信協議的軟件設計方面的研究，產品研究，收集一些重要的信息，來實現無人區域的氣象的收集和傳輸，來提供準確的天氣信息。解決在無人看守氣象收集數據傳輸中遇到的各種棘手的問題，來提供一個較好的解決方案，對準確預測，報告天氣提供一些有用的幫助。該論文從初步研究主題到整體設計，每個函數的具體實現和調試經歷了艱苦努力，希望對氣象信息的收集，整理，預測提供有意義的建議。

參考文獻

[1]劉迎春，葉湘著.傳感器原理與設計[M].長沙：國防科技大學出版社，1991.

[2]王云章編著.電阻應變式傳感器的應用技術[M].北京：中國計量出版社，1991.5.

[3]陳德池編著.傳感器及其應用[M].北京：中國鐵道出版社，1993.11.

[4]李金將著.無線通信與網絡[M].電子工業出版社，2004.

[5]周金萍，唐伶俐.無線通信技術[M].北京：科學出版社，2004.

作者簡介

賈世軍（1976-），男，河南省臨潁縣人。大學本科學歷。現供職于武漢貝斯特通信集團股份有限公司。研究方向為計算機科學。

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關鍵詞： 無線電力傳輸技術 電磁感應 射頻 原理與應用前景

1.引言

自17世紀人類發現如何發電后就用金屬電線來四處傳輸電力。時至今日，供電網、高壓線已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越來越多的電器給我們帶來極大便捷的同時，不知不覺各種“理不清”的電源線、數據線帶來的困擾也與日俱增。不過，這些年的科技發展表明，在無線數據傳輸技術日益普及之時，科學家對無線電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，從某種意義上來講，無線電力傳輸也不再是幻想——在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。

2.無線電力傳輸的發展歷史

19世紀末被譽為“迎來電力時代的天才”的名尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）在電氣與無線電技術方面作出了突出貢獻。他1881年發現了旋轉磁場原理，并用于制造感應電動機；1888年發明多相交流傳輸及配電系統；1889—1890年制成赫茲振蕩器；1891年發明高頻變壓器（特斯拉線圈），現仍廣泛用于無線電、電視機及其他電子設備。他曾致力于研究無線傳輸信號及能量的可能性，并在1899年演示了不用導線采用高頻電流的電動機，但由于效率低和對安全方面的擔憂，無線電力傳輸的技術無突破性進展［1］。1901—1905年在紐約附近的長島建造Wardenclyffe塔，是一座復雜的電磁振蕩器，設想它將能夠把電力輸送到世界上任何一個角落，特斯拉利用此塔實現地球與電離層共振。

2001年5月，法國國家科學研究中心的皮格努萊特，利用微波無線傳輸電能點亮40m外一個200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗型微波輸電裝置，已開始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進行點對點無線供電。

2005年，香港城市大學電子工程學系教授許樹源成功研制出“無線電池充電平臺”，但其使用時仍然要將產品與充電器接觸。

2006年10月，日本展出了無線電力傳輸系統。此系統輸出端電力為7V、400mA，收發線圈間距為4mm時，輸電效率最大為50%，用于手機快速充電。

2007年6月，美國麻省理工學院的物理學助理教授馬林·索爾賈希克研究團隊實現了在短距離內的無線電力傳輸。他們給一個直徑60厘米的線圈通電，6英尺（約1.83米）之外連接在另一個線圈上的60瓦的燈泡被點亮了。這種馬林稱之為“WiTricity”技術的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美電力研討會的論文顯示，他們已經在美國內華達州的雷電實驗室成功地將800W電力用無線的方式傳輸到5m遠的距離。

2009年10月，日本奈良市針對充電式混合動力巴士進行了無線充電實驗。供電線圈埋入充電臺的混凝土中，汽車駛上充電臺，將車載線圈對準供電線圈就能開始充電。

3.無線電力傳輸的基本原理

3.1電磁感應——短程傳輸

電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，它顯示了電、磁現象之間的相互聯系與轉化。電磁感應是電磁學中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應的基本原理進行工作的。利用電磁感應進行短程電力傳輸的基本原理如圖1所示，發射線圈L1和接收線圈L2之間利用磁耦合來傳遞能量。若線圈L1中通已交變電流，該電流將在周圍介質中形成一個交變磁場，線圈L2中產生的感應電勢可供電給移動設備或者給電池充電。

3.2電磁耦合共振——中程傳輸

中程無線電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場實現電力高效傳輸。在電子學的理論中，當交變電流通過導體，導體的周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時，電磁波就會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當電磁波頻率高于100khz時，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經大氣層外緣的電離層反射，形成較遠距離傳輸能力，人們把具有較遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數字）用高頻電流進行調制（調幅或者調頻），形成射頻信號后，經過天線發射到空中；較遠的距離將射頻信號接收后需要進行反調制，再還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線技術，并借助二極管、非接觸IC卡、無線電子標簽，等等，實現效率較高的無線電力傳輸。

具體來說，整個裝置包含兩個線圈，每一個線圈都是一個自振系統。其中一個是發射裝置，與能量相連，它并不向外發射電磁波，而是利用振蕩器產生高頻振蕩電流，通過發射線圈向外發射電磁波，在周圍形成一個非輻射磁場，即將電能轉化為磁場。當接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，完成磁場到電能的轉換，從而實現電能的高效傳輸。圖2是一個典型的利用電磁共振來實現無線電力傳輸的系統方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。

3.3微波/激光——遠程傳輸

理論上講，無線電波的波長越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來實現電能的遠程傳輸，這對于新能源的開發利用、解決未來能源短缺問題也有著重要意義。1968年，美國工程師彼得格拉提出了空間太陽能發電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構想是在地球外層空間建立太能能發電基地，通過微波將電能送回地球。

4.無線電力技術的應用前景

無線電力傳輸作為一種先進的技術一般應用于特殊的場合，具有廣泛的應用前景。

4.1給一些難以架設線路或危險的地區供應電能

高山、森林、沙漠、海島等地的臺站經常遇到架設電力線路困難的問題，而工作在這些地方的邊防哨所、無線電導航臺、衛星監控站、天文觀測點等需要生活和工作用電，無線輸電可補充電力不足。此外，無線輸電技術還可以給游牧等分散區村落無變壓器供電和給用于開采放射性礦物、伐木的機器人供電。

4.2解決地面太陽能電站、水電站、風力電站、原子能電站的電能輸送問題

我國的新疆、西藏、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪土地，南方部分地區水力、風力資源豐富，這些地區有利于建造地面太陽能發電站或水電站、風力電站。可是，這些地區人煙稀少、地形復雜，在崇山峻嶺之中難以架設線路，這時無線輸電技術就有了用武之地。采用無線輸電技術，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當電站運行發生故障時也可以避免對周圍動植物的大量傷害和耕地的污染。

4.3傳送衛星太陽能電站的電能

所謂衛星太陽能電站，就是用運載火箭或航天飛機將太陽能電池板或太陽能聚光鏡等材料發送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時間是白天，其利用效率比地面上要高出6—15倍［3］。在那里利用太陽能電池板把陽光直接轉變為電能，或者用太陽能聚光鏡把陽光匯聚起來作為熱源，像地面熱電廠一樣發電。這樣產生的電能供給微波源或激光器，然后采用無線輸電技術將大功率電磁射束發送至地面，接收到的微波能量經整流器后變成直流電，由變、配電設施供給用戶。

4.4無接點充電插座

隨著無線電力技術的發展，一些小型用電設備已經實現了無線供電。如：電動牙刷、“免電池”無線鼠標、無線供電“膜片”/“墊”等。無線供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無線供電方式，用一片圖書大小的柔軟塑料膜片就可對家電進行無線供電，可為圣誕樹上的LED、裝飾燈、魚缸水中的燈泡、小型電機、手機、MP3、隨身聽、溫度傳感器、助聽器、汽車零部件、甚至是植入式醫療器件等供電。

4.5給以微波發動機推進的交通運輸工具供電

現在大部分交通運輸工具燃燒石油產品，其發動機叫做柴油發動機、汽油發動機等。與此類比，以微波作為能源推進的發動機叫做微波發動機。微波是工作頻率在0.3—300GHz的電磁波，不能直接用它來驅動電動機，因為要設計出在如此高的頻率下工作的發動機非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉變為直流電流的整流器，那么微波就可以直接作為交通工具的能源了。煤、石油、天然氣的存儲量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時衛星太陽能電站可望成為能源供給的主干，通過無線輸電技術就可以直接把微波能量輸給交通運輸工具。

4.6在月球和地球之間架起能量之橋

世界人口的不斷增長和地球資源的日益耗盡，太陽系中其他星球的開發利用是人類一直以來的夙愿。月球是地球的天然衛星，其上資源豐富，地域遼闊，是首先要開發的星體。未來人類對月球的利用主要是移民和資源獲取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太陽能電池的原料。如果先在月球上建立起工廠，然后把太陽能電站直接建在月球上，比起建在地球靜止同步軌道上要容易些，借助于微波束或激光束把電能發送到地球。

5.結語

隨著無線電力傳輸技術的不斷發展與成熟，不但使人們未來的生活有望擺脫手機、相機、筆記本電腦等移動設備電源線的束縛，享受在機場、車站、酒店多種場所提供的無線電力，而且可用于一些特殊場合，如人體植入儀器如心臟起搏器等的輸電問題、新能源（電動）汽車、低軌道軍用衛星、太陽能衛星發電站等。在世界經濟迅速發展的今天，節能和新的、可再生能源的開發是擺在能源工作者面前的首要問題。太陽能是取之不盡、用之不竭的干凈能源。除核能、地熱能和潮汐能之外，地球上的所有能源都來自太陽，建造衛星太陽能電站是解決人類能源危機的重要途徑。要將相對地球靜止的同步軌道上的電能輸送的地面，無線輸電技術將發揮至關重要的作用。從長遠來看，該技術具有潛在的廣泛應用前景。但是，每一種無線傳輸方式，都有一系列問題需要解決，如電能傳輸效率問題，電力公司如何收費和計費，能量傳輸所產生的電磁波是否對人體健康帶來危害，等等。不管怎樣，一旦這項技術能夠普及，就會給人們的生活帶來巨大的便利。

參考文獻

篇6

機器人誕生于20世紀，發展比較快，而且應用極其廣泛，應用于抗震救災，機械加工生產，科學研究，國防中，對人們的生產生活起到了巨大的影響，在生活與生產中早就成為了必不可少的生產力，加快了人類的進步和社會的發展，促進了國家先進生產力的提高，智能機器人越來越成為機器人制造的主流，采用無線傳播系統，超聲波傳感測距，無線技術傳播系統，能夠使機器人更加先進，越來越容易被人們應用，對生產起到很大的促進作用。

1 履帶式移動機器人總體設計

1.1 履帶式移動機器人的運動機構設計

履帶機器人的運動機構由履帶式移動機構和五自由度機械臂兩部分組成。履帶式移動機構由兩臺步進電機分別驅動兩條履帶。五自由度機械臂由大臂、小臂及手腕構成，所有關節都由步進電機經諧波減速器進行驅動。兩自由度云臺安裝在機械臂上，云臺上的攝像機可完成全方位圖像采集作業。

1.2 履帶式移動機器人的控制系統總體設計

該機器人的體系結構采用模塊化結構，各個模塊都是相對獨立的運行，協調工作。

其中機器人微控制器系統主要是由多個單片機控制器組成，它們負責完成傳感器的信息采集、電機控制以及與遙控計算機的通訊三大任務。機器人的運動控制及執行機構系統是機器人的動作執行部分，具體完成機器人的各個動作，如前進、后退、轉彎等。

2 履帶式移動機器人的硬件設計

2.1 移動機器人的微控制系統設計

機器人是由一個5自由度的關節式機械手和一個2自由度的履帶組成，采用兩級單片機控制，5個從單片機分別控制5個步進電機，作為關節控制驅動系統，接受主單片機的指令并執行指令，實現對各關節的運動控制等功能。同時兩履帶的兩個步進電機需要兩個從單片機控制，接受主單片機的指令，實現履帶車轉彎前進或后退等功能。從單片機還會接收極限位置傳感器的信號，保證各驅動部件的運動在規定范圍。

2.2 履帶式移動機器人的超聲波感知模塊設計

超聲波傳感器具有成本低廉，采集信息速率快，距離分辨率高，質量輕、體積小、易于裝卸等優點。并且超聲波傳感器在采集環境信息時不存在復雜的圖像匹配技術，不需要通過大量的計算獲得距離數據，因此其測距速度快，實時性好。超聲波傳感器測距模塊的設計

超聲波傳感器系統主要由超聲波發生電路、超聲波接收電路等模塊組成，整個系統主要是由主單片機來控制，從而完成超聲波信號的發射與接收。另外本系統設有接近開關，接近開關的觸發響應以及移動機器人發出緊急停車信號、控制通訊等功能也都是通過主單片機SPCE061A來完成的，在移動機器人中，SPCE061A的UART編程設置是可編程控制的接口，通過編程控制設置通信方式、校驗方式、波特率等[1] 。為了對環境有充分的了解，獲取足夠的環境信息，建立有效的環境模型，必須采用多個傳感器組成機器人的感知系統。該履帶式移動機器人擬配備10個超聲傳感器，在機器人的前進方向按照15度的間隔配置7個，覆蓋前方105度的區域，另外三個分別安裝在正左方、正右方及正后方，可以用來探測穿過狹窄通道時的環境信息。激發換能器產生超聲波信號[2] 。

這套遙控系統由遙控計算機、移動機器人、數據無線通信系統，圖像無線傳輸系統組成。圖像無線傳輸系統將移動機器人前方的攝像頭圖像傳輸到遙控計算機上，合成立體圖像，提供給操作者分析。數據無線通信系統負責在移動機器人和遙控計算機之間傳遞移動機器人的狀態參數以及控制命令。

2.3 數據無線通信系統設計

數據無線通信系統實現了遙控計算機和機器人雙向數據交換。無線數據收發模塊采用基于nRF401無線通信單片機的PTR2000微小型、低功耗、高速率19. 2K無線收發數傳MODEM。

首先處于發射端的遙控計算機串行口RTS產生高電平，經過MAX232電平轉換（將RS232電平轉換成TTL電平），使PTR2000（1）的TXEN引腳置1，進入發射模式。接著由計算機串口TXD將控制指令按照一定的協議，經過電平轉換，最后由無線通信模塊DI端接入并發射。發射端的電平轉換模塊和PTR2000模塊的電源為普通干電池組，因為開關電源會引起亂碼和傳送距離縮短。處于接收端的PTR2000（2）模塊處于接收模式。收到信號后，PTR2000（2）模塊通過DO引腳，將信號引入單片機SPCE061A的IOB7。主單片機是機器人控制單元與通信模塊PTR2000 （2）的過渡部分。它負責將信號通過串口接收，從中提取控制命令及參數，最后控制各單元。數據無線通訊系統。圖像無線傳輸系統及立體視頻顯示設計

圖像無線傳輸系統是遙控系統中的重要模塊，為操作人員提供可靠的視覺信息，我們采用了西安504所的MTVT-91G微波開路電視傳輸系統，此系統利用衛星通訊傳輸技術開發。履帶式移動機器人控制系統軟件設計

履帶式移動機器人控制系統的軟件編制主要是主單片機控制系統的編制。主要包括：主單片機與無線通信模塊的通訊程序設計，主從單片機之間的多機通信程序設計以及超聲波傳感模塊的程序設計。

2.4 主單片機與無線通信模塊串行通訊程序設計

主單片機SPCE061A通過自帶的通用串行異步收發器（UART）和無線傳輸模塊PTR2000完成與遙控計算機的通信。串行通信可分為異步傳送方式和同步傳送方式。在此，采用單片機的異步通信方式。

2.5 通訊程序的設計

主單片SPCE061A與無線傳輸模塊PTR2000的通信程序主要包括：主單片機SPCE061A的主程序和收發中斷子程序。機器人串行 通訊收發編程

PTR2000模塊與單片機的連接中，PTR2000模塊的D0和DI分別與單片機RxD （IOB1）和TxD （IOB0）連接。單片機可直接通過將IOB8位置1或置0而將無線收發模塊置于發射或接收狀態.PTR2000的Pin6 （PWR）與SPCE061A的IOB6相連，PTR2000的Pin7（TXEN）與SPCE061A的IOB8相連，CS直接接地。

2.6 超聲波感知系統軟件設計

該超聲波感知系統軟件主要由主程序、中斷服務程序和串行通訊程序等三部分組成。串行通訊程序在上節中己經介紹過，在此主要對系統軟件的主程序進行詳細的介紹。

3.結論

本文設計的履帶式移動機器人采用了主從式控制系統結構，而且主單片機采用了目前性價比較高的凌陽16位單片機，相比于常用的8位單片機，16位單片機具有更快速的數據處理速度。機器人通過無線傳輸模塊與遙控計算機進行通信，相比于僅僅用單片機控制的機器人該機器人能夠利用遙控計算機的強大功能完成大量復雜的控制分析功能。而且無線傳輸系統使得該機器人能夠有很大的工作空間。特別地，論文所采用的凌陽SPCE061A單片機相比于傳統16位單片機具有更多的功能模塊。

從經濟性考慮，它能夠在一些人類無法適應或者危險的工作條件下在遙控計算機的控制下完成工作任務。由于該機器人的機械手臂具有足夠的自由度和轉動角度，所以即使在惡劣的工作環境下也同樣能夠精確靈活的完成相應動作。該機器人以其靈活性和精確性能夠有效的解決工作中的實際問題，在提高工作效率，減少原料浪費，保護勞動者安全等方面具有重大意義，

參考文獻

[1] 譚家玉等.單片機原理及接口技術：凌陽16位及51系列8位單片機[M].第2期.哈爾濱工業大學出版社，2003.

篇7

隨著信息技術的發展，通信工程成為了一個具有良好發展前景的產業。傳輸技術是通信工程中的重要內容，其對提高運輸效率、保證信息的安全性具有重要的作用。通信工程最大的價值就在于信號的傳輸，所以傳輸技術應用在通信工程中的重要性不言而喻。因此，從傳輸技術在通信工程中應用的特點出發，對傳輸技術在通信工程中的具體應用以及未來的發展趨勢進行了深入的研究，希望能夠為通信工程傳輸技術的應用和發展提供一些參考。

關鍵詞：

傳輸技術；通信工程；發展趨勢

隨著信息時代的到來，人們對通信技術的要求不斷提升，通信工程也在不斷更新和發展中。因為通信工程的發展直接影響通信設備的使用效率，所以優化通信工程建設是時代的迫切需求。傳輸技術是通信工程的基礎和前提，傳輸技術的能力直接影響通信工程的傳輸能力和發展水平，也可以說傳輸技術是通信工程信息傳遞的核心，對整個通信工程的發展起著至關重要的作用。加強傳輸技術在通信工程中的應用研究，對通信工程的發展有著實質性的意義。

1傳輸技術的類型和特點

目前，在通信工程中應用的主要傳輸技術有SDH技術、WDM技術、ASON技術，這幾種傳輸技術主要有以下幾個特點。第一，SDH技術。SDH技術是一種新的數字傳輸網絡，其在通信工程中應用的主要原理是：利用信號為幀的形式保存，并利用速率和光纖進行傳遞。在符合要求的信號上，此種技術可以通過電路層進行操作，然后與用戶進行連接，并通過DF與通信電纜進行結合，最終實現整個傳輸過程。SDH技術在未來的應用前景也是十分可觀的，其可以通過智能化的功能，保證信號傳輸的穩定性，并在光網絡的交換連接中發揮重要的作用。同時，SDH技術應用的靈活性可以將SDH的保護能力與IP結合起來，對網絡資源進行合理的優化，促進各種自動功能的實現。第二，WDM技術。WDM技術最大的特點和優勢就是可以實現波分復用，即可以在一個光線上同時傳輸多個不同波長的信號，提高了數據的傳輸效率，節約了傳輸的成本，WDM技術應用的性價比很高。同時，在利用光發射機傳輸信號時，能夠借助合波器將不同的信號合并到一個光線上。因此，根據WDM技術的優勢可知，此技術在應用的過程中可以傳輸長距離的光信號，中間無需進行光中繼，大大節約了傳輸成本，提高了數據傳輸的效率，在通信工程中的應用十分廣泛。第三，ASON技術。此技術是在WDM技術基礎上發展起來的，其在實際的應用中具有靈活性高、擴展性好的特點，其本身就是一種光網絡設施。此設施可以將網絡中的傳輸層與管理層連接起來，然后再將它們轉換為控制層。此種技術的發展前景是很可觀的，并且在目前的通信工程中發揮了重要的作用[1]。ASON技術在光網絡交換中的應用，使網絡連接技術逐漸智能化、安全化、可靠化。

2傳輸技術在通信工程中應用的特點

2.1傳輸設備體積小

隨著科技的發展和傳輸技術的不斷更新，傳輸設備的體積不斷變小。傳輸設備體積的縮小，不僅縮減了設備所占空間，還會提高設備的靈活度和使用方便性，減少了生產企業、運營企業的成本。高效率、低成本的傳輸設備為通信工程提供了很大的便利。另外，對于運營商來說，站點建設、容量擴大時不需要再重新建設機房，通信傳輸的設備可以掛在墻上直接使用，減少了施工中所用的時間。同時設備體積的縮小、功能的增多，尤其是與FPGA技術的配合使用，有利于制造商獲取更加適宜的器件。

2.2傳輸技術功能多

傳輸設備體積的逐漸縮小，使一臺設備上可以放置多個獨立的傳輸設備，各自發揮優勢，不僅減少了光纜纖芯的數量和規模，也極大提高了傳輸線路容量的使用率，提高了資源利用效率。傳輸設備的功能多樣化，為網絡的邊際用戶提供了很大的便利，同時提高了傳輸技術的技術含量。以往的傳輸技術只具有信號傳送的功能，無法實現多功能的結合。而傳輸技術的多功能化能使設備在具有傳輸功能的基礎上融入其他功能，促進了用戶與運營商之間的溝通。

2.3傳輸設備集成率高

信息時代的到來，網絡安全性成為了公眾關注的重要話題。通信工程中的傳輸設備不僅要具備傳輸的功能，還要對設備進行自我監控，提高設備的集成率，為技術人員傳輸數據提供更多的便利和提高可協調性。同時，為了更好提高傳輸設備的效率和集成率，可以將接口板卡、傳輸設備、同步數字體系三者結合起來，促進通信工程的健康發展。

3傳輸技術在通信工程中的應用現狀

從我國目前通信工程對傳輸技術的應用來看，同步數字體系是應用最多的，其也是在國際上應用較好的通信技術。同步數字體系是相對獨立的、模塊化的結構，其自身具有靈活性的特點，能夠同時連接不同設備，這也體現了同步數字體系應用的廣泛性。同步數字體系的功能較為強大，能夠重新組合數據和各種信息，以此來提高傳輸技術的工作效率。另外，同步數字體系可以科學、精準控制信號，減少由于其他原因所導致的信號傳輸失誤等問題，這些優勢也是推動同步數字體系發展至今的關鍵。

4傳輸技術在通信工程中的應用及發展趨勢

4.1傳輸技術在通信工程中的應用

第一，本地骨干線網中應用傳輸技術。本地骨干線網中的數據傳輸容量較小，多數分布在比較發達的城市當中，通過光纜標記進行記錄。但隨著計算機和互聯網技術的普及，越來越多的城鎮和農村也有了本地傳輸網。本地傳輸網相對于長途傳輸網而言，其是利用管道傳輸信號的，由于其多位于城市當中，所以在設備和技術升級上有很大的優勢，同時日常管理和維護也很方便。相比之下，其具有成本低、性價比高等優勢。因此，在本地骨干線網中應用傳輸技術，最應關注的問題就是如何才能最大程度利用有效的光纖資源。目前，光纖資源最有效的利用方式就是將ASON與SDH結合起來，組建成新網，然后在SDH上建立多個ASON，并將這些ASON連接起來，形成ASON網絡[2]。這樣一來，可以利用ASON這個網絡的強大功能，借助傳統的傳送網傳輸信號和數據，但在實際的應用過程中還需要注意這種方法的不足之處，盡快將ASON與現代網絡進行融合，促進其更好發揮傳輸的價值[3]。另外，雖然ASON網絡具有強大的功能，但本地骨干線網的容量十分有限，所以要彌補容量的不足要采用鋪設通信管道的方式，并保證通信工程傳輸技術的可靠性和穩定性。第二，長途干線網中應用傳輸技術。在長途干線網中最早使用的是SDH技術，但隨著用戶數量越來越多，每個MSC的間距不斷擴大，增加了傳輸的成本。為了使長途干線網中的這一問題能夠得到有效的解決，技術人員就要將WDM與SDH結合起來，在不改變應用成本的情況下，使線路容量增加數十倍以上。同時，還可以采用ASON與DWDM組網的形式，發揮雙方強大的功能，促進新網的產生，促進傳輸設備更加靈活，并使其流量不斷增加。在長途干線網中應用數字化的信息通信系統，能夠提高網絡干線的管理性能，技術人員也能夠根據數字系統中反饋出來的信息，追蹤信息結構功能，減少了通信信號的覆蓋盲區，盡量實現長途干線網信號的全部覆蓋。第三，無線傳輸中應用傳輸技術。在無線傳輸的過程中，電磁波是主要的媒介，其具有傳輸成本低、傳輸穩定性高特點。所以，傳輸技術在無線傳輸中的應用，可以將無線傳輸技術與監控技術結合起來，形成無線的監控系統，這樣就可以隨時隨地監控線路的信號傳輸情況，從而為數據庫資料的獲取提供便利，這種技術在實際的工作中取得的效果是很顯著的，應被廣泛應用到通信工作中。另外，在無線傳輸中應用傳輸技術，所構建出來的無線監控系統，能夠獲取清晰、連續的視頻信息。在這種技術應用中所建立的無線監控需要提供商進行維護，節約了無線傳輸的維護成本。隨著互聯網技術的普及和信息時代的到來，無線傳輸技術在人們日常生活中的重要性越來越突出。無線傳輸技術具有遠距離傳輸、方便管理等優勢，并且對自然環境和人文環境不會產生特別不利的影響，也能夠很好滿足人們生活和工作的需求。第四，光纖傳輸中應用傳輸技術。光纖傳輸顧名思義就是以光纖為介質傳輸信號和數據，其具有傳輸信息量大的特點，所以其利用的電纜尺寸小，并且不需要增強或者更新光纜中的信號。光纖傳輸中的傳輸技術，可以利用數字信號和模擬信號滿足視頻傳輸的需求。同時光纖傳輸技術能夠傳輸語音、視頻、數字信息，所以光纖傳輸技術的應用領域在不斷擴大。比如，可以將光纖傳輸技術與衛星或者其他媒體聯系起來，這在交通運輸、電子行業等領域取得了十分顯著的成效。另外，光纖電纜自身具有阻抗性，其與無線電、電機及其他電阻產生噪音相比可以免受電噪聲的干擾，所以在以后的應用中所產生的維護成本是很低的。

4.2傳輸技術在通信工程中應用的發展趨勢

第一，多功能化的發展趨勢。多功能化是未來傳輸技術在通信工程應用中的必然趨勢。傳輸設備體積的小型化、功能的多元化使得設備在傳輸中的應用能夠逐漸實現理想化。傳輸技術應用的多功能化有很大的好處，可以減少設備使用中的電纜芯數，降低設備使用的成本，提高傳輸設備的增值能力，不僅為網絡連接提供了很大的便利，也方便了信號的傳輸[4]，這對通信工程未來的發展是非常有利的。第二，一體化發展趨勢。一體化是傳輸技術在通信工程應用中的主要趨勢，其主要是將與原始速率不匹配的單機版結合起來，然后形成不同通信領域的一體化，以便對通信工程進行管理和監督。傳輸技術在通信工程應用中的一體化趨勢降低了通信工程的成本，也能夠實現資源共享目標。第三，ASON技術的商業化。ASON技術的商業化能夠減少通信工程傳輸中所使用設備的數量，降低數據傳輸的成本。ASON技術是在WDM技術基礎上發展起來的，其可以實現網絡交換的智能化，并且具有數據恢復、保護等功能，其先進性、智能型等特點，為用戶搜索數據資源提供了很大的便利，能夠滿足不同用戶的多樣化需求，并在此基礎上保證網絡運行的暢通性和穩定性。可見，ASON技術不僅發揮了WDM技術的優勢，其自身的強大功能，也必然會成為未來傳輸技術在通信工程中應用的主要趨勢。第四，ASON與MSTP的結合。ASON技術在通信工程中的應用具有安全性高、可靠性好等特點，其能夠提高寬帶的利用效率，降低技術傳輸中的成本。同時，ASON技術在應用中，具體的運用商可以結合用戶的需求科學合理分配城市網核心上的數據業務、語言業務以及其他骨干業務等。但是在匯聚層和接入層上ASON技術所發揮的優勢并不是很明顯，可以采用ASON與MSTP結合的方式，將UNI接口和技術結合起來，實現業務辦理的多元化以及業務管理的智能化和高效化[5]。第五，自動交換光技術。自動交換光技術在通信工程中的應用，是在光傳輸網和同步數字序列基礎上發展起來的一種新技術，其是在滿足數據業務增長速度的基礎上提出來的，在當地骨干網的建設中實現了廣泛的應用。自動交換光技術自身的優越性也是很明顯的，其能夠將合波分復技術容量大的特征以及數字同步體系結合起來，以此來實現網絡資源的自動搜索和自動發現。

5結語

綜上所述，通信工程在我國各項事業的發展中具有非常重要的作用，尤其是近年來各種數據業務、視頻業務不斷增加，使得人們的生產與生活越來越不開信號的傳遞和數據的傳輸，傳輸技術在通信工程的重要性也因此而突出。因此，想要更好提高通信工程傳輸技術的效率，滿足人們日益增加的通信需求，就要準確分析傳輸技術類型和特點、傳輸技術在通信工程中應用的特點、通信工程傳輸技術的應用現狀，然后對傳輸技術在通信工程中的具體應用以及發展趨勢等進行分析，提高通信工程傳輸技術的水平，為社會提供高質量的通信服務。

參考文獻

[1]何培成.傳輸技術在通信工程中的應用解析[J].信息通信,2017(3):269-270.

[2]陳虹宇.淺談傳輸技術在通信工程中的應用及發展[J].中國新通信,2017(3):118-119.

[3]羅榮輝.傳輸技術在通信工程中的應用及發展前景分析[A]//2016智能城市與信息化建設國際學術交流研討會論文集I[C].2016:2.

[4]劉斌,杜傳輝.論傳輸技術在通信工程中的應用及發展方向[J].西部皮革,2016(14):3.

篇8

［論文摘要］隨著現代科學技術的飛速發展，構建完善堅強可靠的電力通信網，顯得越來越重要。文章結合電力通信的特點和需求及無線新技術的特性，分析無線通信技術在電網通信中的應用前景。

一、概述

電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設，已經初具規模，通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網。隨著無線通信技術的發展，無線通信系統的特性發生巨大的變化。鑒于采用無線通信網不依賴于電網網架，且抗自然災害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優缺點，并分析其在電力系統的應用前景。

二、無線技術介紹

（一）無線通信技術的概念

目前，無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。

（二）無線通信技術的發展現狀

無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術，即基于IEEE802.15的無線個域網（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網（WWAN）。

總的來說，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業務（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。

1.主流無線通信技術

從技術發展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。

2.其他無線通信技術

除了上述主流的無線通信技術外，目前已存在的無線通信技術還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛星通信等長距離通信技術。

（1）IrDA：Infrared Data Association，是點對點的數據傳輸協議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。

（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術，通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。

（3）RFID：Radio Frequency Identification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。

（4）UWB：Ultra Wideband，即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數字通信系統，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統的復雜性，降低成本。

三、無線技術優劣分析

（一）WLAN技術分析

Wi-Fi的技術和產品已經相當成熟，而且大批量生產。該技術適用于無線局域網，作為有線網絡的延伸，對于特殊地點寬帶應用，盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術，通過空氣發送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進入未受保護的公司內部局域網。

（二）WiMax技術分析

WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好，是未來移動技術的發展方向，并提供優良的最后一公里網絡接入服務。

（三）WMN技術分析

WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。從應用前景看，WMN 這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善，WMN 更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發揮出各自的優勢。

（四）3G技術分析

3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協議在內的完整標準的制訂工作。3G網絡部署已具備相當的實踐經驗，有一成套建網的理論，包括對網絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區已得到大規模的商業應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經建設了3G的網絡。3G技術已經進入可以實用的階段，還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網絡。

（五）LMDS技術分析

本地多點分布業務系統LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信息調制為射頻信號發射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下，實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸。

（六）MMDS技術分析

MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調制QAM調制技術，無法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環境下難以推廣應用。另外，MMDS沒有統一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。 　 （七）集群通信技術分析

數字集群系統具有很多優點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質量變好；由于使用了發展成熟的數字加密理論和實用技術，所以對數字系統來說，保密性也有很大改善。

數字集群移動通信系統可提供多業務服務，也就是說除數字語音信號外，還可以傳輸用戶數字、圖像信息等。由于網內傳輸的是統一的數字信號，因此極大地提高了集群網的服務功能。

（八）點對點微波通信技術分析

微波傳輸的優勢主要體現在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統部署簡潔快速。與傳統的傳輸手段相比，其快速部署的優勢可以更快地滿足新業務發展的需要。第三，目前的微波產品對未來的發展是有保障的，對于運營商的新業務和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發展。

（九）衛星通信技術分析

利用衛星在有些人口不很密集的地區來配合陸地通信。在這些地區散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛星作為用戶連至固定有線網的接入設施。在陸地通信網已經構成寬帶多媒體通信網的環境下，利用衛星建成寬帶衛星接入系統是比較好而切合實際的方案，經濟又可靠。

但是衛星通信畢竟是采用衛星作為通信平臺，其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數據的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產、生活使用是極為不經濟的；而將衛星通信作為應急通信、作戰通信、海外通信等則比較適合。

四、無線技術綜合比較

目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。

首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統一的國際標準，其余的技術均已經完成標準化工作，并且都進行了試驗網建設和商業網建設。

從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。

從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網無線接入技術，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網接入技術，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛星通信、點對點微波則屬于廣域網技術，通常用于通信主干組網建設。

從傳輸速率上看，點對點微波和衛星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。

從調制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調制技術。

從天線技術上看，僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術，而其他技術均未采用MIMO技術；從傳輸環境上看，僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸，其余技術均要求視距傳輸環境；從網絡安全和QoS機制上看，WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優秀、完善，其余的均存在較大的問題。

篇9

1.1現場總線技術在監控系統中的應用現場總線技術是電子技術、儀表技術以及計算機計算等多項技術融合的成果,能夠實現現場儀表與控制設備間的全數字化和雙向多變量數字通信,為整個監控系統的全數字化奠定了基礎。

1.2無線傳感器技術在監控系統中的應用隨著無線傳感技術的發展,無線傳輸的速率也在不斷提高。在無線傳輸方式中比較有代表性的是ZigBee技術,它的傳輸速率為10～250kb/s,用于溫度和濕度等數據的傳輸,其工作狀態下的功耗為30MW,所以其成本較低,并且能夠在10m～75m范圍間進行信息的傳遞。ZigBee技術是未來無線通信技術的主流,而且支持ZigBee的設備的價格也會越來越低。其應用范圍包括對危險化學品成分的檢測以及火警的早期檢測和預報等等。在醫學領域可以準確的監測病人的血壓、心跳以及體溫等,減少醫生的勞動工作量。另外該技術還可以用于家庭安全系統的構建,避免了紅外裝置受角度影響的限制。

1.3PLC技術在監控系統中的應用PLC分為固定式和組合式兩種不同的類型,但是其基本結構式相同的,一般是由CPU、存儲器和I/O輸出設備等組成。采用PLC技術的監控系統可以用于隧道交通信號燈的控制,以及檢測電流模擬信號。一般風機控制柜上的軟啟動器也是采用PLC進行控制的,通過配置開關量來控制風機的啟動、停止和轉反轉。

2監控系統硬件的設計

監控系統中需要采集的數據量非常大,要求設計的系統具有較高的數據處理能力,所以我們選用DSP處理器。為了簡化監控系統對的額結構,提高其運行可靠性,設計中決定采用集成的視頻處理芯片,該類型的芯片將信號的預處理、濾波以及A/D轉換和時鐘發生器都功能集中在一起,在將模擬信號轉換為數字信號的過程中避免了系統對分立元件的要求,也節省了設計成本。另外,采用集成視頻處理信號只需要在新器件中加載新的寄存器初值就可以方便的改變原有電路的特性,避免了元件更換和調節過程中的不便,也減少了系統開發的時間。這次設計我們采用的是飛利浦公司生產的SAA7113視頻處理芯片。

2.1系統主控芯片的設計這次設計中系統采用了DSP處理器,它采用改進的哈佛機構,能夠同時訪問指令和數據;并且具有獨立的DMA控制器,能夠在不影響DSP處理速度的情況下完成數據的高速傳輸。目前,國內應用較多的是T1公司生產的TMS320C54x系列,其價格低,功耗小。這次設計中我們也采用該系列的產品其型號為TMS320VC5402。它具有40個邏輯運算單位,內含兩個累加器和一個40位的桶形移位器。C5402內部還有ROM單元,可以用來存儲程序或者數據,另外還有一個緩沖串行口和8位的HPI接口,兩個16位定時器、一個六通道DMA控制器和一個PLL時鐘發生器。

2.2電源設計監控系統中TMS320VC5402芯片要求輸入輸出的電壓為3.2V,但是內核電壓只有1.5V,所以系統設計中其他芯片的接口電壓要能夠兼容3.3V,電源的設計要特別考慮功率的影響。本次設計中電源采用雙電壓供電,這時只需要考慮上電順序的問題。主控芯片對上電順序的要求是電源的核電壓應比I/O口先供電,斷開時要晚于I/O口,且要Vd先上電,上電時要保證整個系統的上電過程必須在25ms內完成。這時因為Vc先于Vd上電時對芯片本身沒有損害,只是芯片周邊的輸入和輸出變為無效,反之會對芯片的驅動和緩沖造成沖擊,從而損壞芯片。所以在這次設計中我們選擇的是T1公司生產的TPS767D318,該電源的輸出為3.3V和1.8V的雙路輸出,保證了系統對功率和上電次序的要求。

2.3復位電路設計DSP系統運行時時鐘頻率較高,在運行過程中經常發生干擾和擾的現象,嚴重時還會造成死機。所以在這次設計過程中我們還加入了復位電路,以確保系統運行的穩定性。其原理是給監視線提供一個高低電平發生變化的信號,在規定時間內如果沒有出現信號的變化,復位電路就會對系統進行復位操作,反之,則繼續運行。這次設計中我們采用的是MAXIM公司的MAX706T監控電路,能夠滿足3V電源系統和5V電源系統的供電需要。

3結語

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【關鍵詞】氧化鋅避雷器；分布式；無線傳輸；在線監測；傳感器

0.引言

氧化鋅避雷器是電力設備的重要保護元件，其安全可靠運行才能保證電力系統的安全。在實際運行中，避雷器的老化/損壞有一個累積的過程。通過利用避雷器在線監測系統實時監測其阻性電流等特征值變化趨勢的方式，可以全面反映其是否出現老化、受潮及內部放電等情況，并實時診斷避雷器的運行工況，以便及時采取相應措施。在線監測使對避雷器的檢修維護更有針對性，達到提高氧化鋅避雷器運行可靠性的目的。電力系統中的氧化鋅避雷器數量多、分布廣，為滿足不同監測環境的需要，筆者設計出無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統。

1.系統總觀

無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統，如圖1所示，由安裝在設備運行現場的分布式測量終端（電流單元）、PT信號采集單元（電壓單元）、同步采集控制單元（本地單元）和變電站主控室的工作站及網關構成。

圖1 無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統示意圖

所有測量終端的結構相同，對每組被監測氧化鋅避雷器（A、B、C三相）配置一臺測量終端，負責對信號的采集和提取，得到被監測的電氣量，由無線通訊網絡將各監測數據發送至主控室的網關。工作站負責對站內各測量終端的控制以及數據的保存和處理。網關負責收集測量終端的數據以及數據通信，也可以就地分析、顯示。

本系統硬件采用浮點采集技術，快速采集動態范圍大的電流信號，真實有效地反映氧化鋅避雷器正常運行時的阻性基波電流及3、5、7、9次諧波電流。軟件上采用數字信號處理技術及專家分析系統，可有效地濾除干擾，真實反映氧化鋅避雷器的運行狀態。

本系統與被監測氧化鋅避雷器的一次回路無直接電氣連接，不影響安全運行，結構簡單，便于施工和維護。

本系統顯示及上傳的參數包括電壓有效值；全電流峰值；阻性電流正峰值、負峰值及1、3、5、7、9次諧波有效值；動作電流峰值及次數；功耗值。其技術指標為：電流測量0～800mA、分辨率0.01mA、準確度±1%；沖擊電流測量200A～20kA、分辨率5A、準確度±10%；電壓測量30V～100V（PT二次側）、分辨率0.1V、準確度±0.5%。

2.阻性電流的提取

測量氧化鋅避雷器的泄漏電流和阻性電流作為監測氧化鋅避雷器質量狀況的一種重要手段。其典型的測量方法如圖2所示（以一相為例）。

測量電壓信號和氧化鋅避雷器的全電流信號，并通過數學處理和計算，即可求出阻性電流和其它特征參數。

氧化鋅避雷器的等效電路由非線性電阻R和電容C并聯組成。其中Ix為總泄漏電流，Ir為阻性電流，Ic為容性電流。

一般認為僅占總泄漏電流10%～20%的阻性電流的增加是引起氧化鋅避雷器劣化的主要因素，所以從總泄漏電流中準確提取其阻性電流是判斷氧化鋅避雷器運行狀況的關鍵。

由采樣得到的電壓和全電流信號，應用傅立葉變換（FFT）轉換到頻域進行分解，可分別得到氧化鋅避雷器的阻性電流Ir和容性電流Ic的各次諧波分量，經相應的數據處理后，再返回時域合成得到總泄漏電流Ix和容性電流Ic。

圖2 測量原理示意圖

然而，現場采集得到的全電流Ix受相間雜散電容的影響主要反映在全電流的容性分量中，其表達式為

式中，C11為被測相氧化鋅避雷器的對地電容；C12、C13為相間雜散電容；u1為被測相氧化鋅避雷器的電壓；u2、u3為鄰相氧化鋅避雷器電壓。

由于系統的三相電壓的對稱性，因而由電壓u1得到的采樣信號可依次得到u2、u3，以及時頻域轉換后的容性電流Ic。利用海森矩陣可計算得到C11、C12和C13的值，然后由雅克比矩陣重新計算容性電流Ic。

實際測量表明，氧化鋅避雷器的阻性電流可用指數波Ae-gt2（其中A是指數波的幅值，g是與指數波的形狀有關的參數）進行曲線擬合。考慮到阻性電流的正、負半波幅值可能不等，故采用分段指數波擬合MOA的阻性電流，其表達式為：

式中，A1為阻性電流的正峰值；A2為阻性電流的負峰值。

利用處理過的時域信號Ix、消除相間雜散電容后的Ic和擬合曲線Ir，可采用最小二乘法優化求取Ir的未知參數A和g。最小二乘法的優化原理為：

采用固定步長多次搜索優化各個變量，直到誤差ε滿足工程計算的精度要求，從而根據最終的計算結果就可得到氧化鋅避雷器的阻性電流。

3.測量終端

測量終端由傳感器、信號調理及信號采集三部分組成，有定時啟動和上位機查詢啟動兩種方式，如圖3所示。

圖3測量終端示意圖

3.1 傳感器

傳感器是在線監測系統的關鍵部件，它將直接影響系統的精度、安全和可靠性。

氧化鋅避雷器泄漏電流傳感器和沖擊電流傳感器采用高導磁合金材料作為鐵芯，一次端為穿芯結構，采用電磁感應原理耦合取得小電流信號，外加抗電場及磁場的鐵磁材料屏蔽制成。可安裝在氧化鋅避雷器接地端。傳感器的信號就地放大及補償，然后送入下一單元。

本系統的傳感器均與電站的二次接線無直接的電氣聯系。

3.2 信號調理及采樣

小電流傳感器將電流信號轉換為電壓信號，經程控放大后接至A/D。由于被監測的電流信號動態范圍較大，所有模塊的電流采樣均采用浮點放大技術，即程控放大倍數由硬件自動控制，信號較小時，程控放大倍數自動變大，信號較大時，程控放大倍數自動變小。對電流波形的正確記錄和對電流測量的足夠精度，是氧化鋅避雷器在線監測的基礎，而浮點放大技術可以有效的滿足這種要求。起技術指標為：1/4/16/64/256級程控增益，測量范圍-5V～+5V， 采樣速率200k，分辨率12Bit，時間長度為40ms。

測量終端設置同步數據采集通道。由于同一區域內所有終端的采集程序完全相同，所以可以確保采集的同步性。從工作流程上保證了局部區域內所有模塊的同步采集和每個模塊所有參量的同步采集。

溫濕度傳感器將溫濕度信號轉換為電流信號，經精密電阻后變為電壓信號，由專用A/D采樣。該A/D具有1/2/4/8/16/32/64/128級程控增益，可自動校準零漂和增益誤差，具有可編程數字低通濾波器，測量范圍0～2.5V（DC）， 分辨率24Bit，是理想的溫濕度測量芯片。壓力和溫濕度數據最大可存儲1000組數據。

3.3 工作方式

測量終端有定時采集和查詢采集二種工作方式。定時采集和查詢采集方式均可通過控制室網關（相當于一臺工控機）設置。通常可設置成定時采集方式（如每小時測試一次），采集到的數據可以繪制成趨勢圖，便于直觀顯示變化趨勢。如果對某一相避雷器的數據有疑問時，可隨時起用查詢方式，喚醒測量終端以獲得及時在線數據作進一步的分析判斷。定時采集的時間間隔可由工作站或遠方計算機整定。測量終端配置有時鐘芯片，所有的避雷器測試數據都將有時間標簽。平時，測量終端處于待機狀態，定時時間到后啟動數據采集，記錄40ms電流信號及PT電壓基準信號，記錄完成后向網關發出申請，網關響應后將數據傳給網關。

3.4 電源模塊

測量終端可選配高容量鋰電池或太陽能電池。亦可采用直接取電的方法，即考慮到避雷器由氧化鋅電阻片串聯組成，正常運行狀態下其泄漏電流在200μA左右，如果在避雷器上串聯一檢測電阻片，可從電阻片兩側取電壓，經整流穩壓為檢測電路提供電源。

3.5 處理器

從低功耗的角度考慮，處理器可選用LM3S1138芯片，該芯片采用Cortex-M3內核設計，在兼顧性能和功耗方面有獨特的優勢。當處于深度休眠狀態時，其功耗為0.8mW左右，并且能夠通過外部中斷信號將其從休眠狀態中喚醒。

3.6 安全及可靠性

所有電子元器件和集成芯片均采用工業級（-10°C～70°C），傳感器信號線采用屏蔽線引入，測量終端外殼采用具有磁場屏蔽和電場屏蔽性能的合金外殼，并采取防雨水的密封措施。測量終端的信號輸入端并聯雙向二極管和壓敏電阻以保護測量回路。需經地下敷設的信號線采用金屬水管保護以防止被蟲鼠啃咬。

3.7 盤表電壓信號采集單元

盤表電壓信號采集單元專門負責三相基準電壓信號的隔離、放大、電壓/電流變換等。整個系統只需要一個單元。安裝在控制室內。其作用是為傅立葉變換提供相位基準。設計、安裝時要充分考慮系統安全，設置隔離、短路保護回路，確保二次回路安全可靠。

4.數據處理

系統軟件運行在網關上，負責控制測量終端并收集數據進行數據計算分析及管理，顯示數據波形，輸出診斷結果。系統軟件擬采用分層結構設計，方便設計與維護。特征值數據計算模塊采用外掛的形式，由診斷算法管理模塊管理，系統可方便擴展，如圖4所示。

圖4 軟件體系框圖

工作站將對數據處理的結果對應于時間標簽建立數據庫。對采集到的電流與基準電壓信號進行傅立葉變換，分解出1、3、5、7、9次諧波分量，繪出各參數的變化趨勢。分析數據時，首先判斷阻性電流是否增大，然后判斷是基波增大（說明由受潮引起的故障）還是諧波增大（說明由劣化引起的故障），進而判斷避雷器的故障類型，從而采取不同的處理方法。

相關判據包括：

1）氧化鋅避雷器測試結果的分析以歷史數據縱向變化趨勢為依據，不刻意追求測試值的絕對大小。

2）氧化鋅避雷器的阻性電流值在正常情況下約占全電流的10%～20%。如果測試值在此范圍內，一般可判定此氧化鋅避雷器運行良好。

3）氧化鋅避雷器的阻性電流值占全電流的25%～40%時，須增加檢測頻度，密切關注其變化趨勢，并做數據分析判斷。

4）氧化鋅避雷器的阻性電流值占全電流的40%以上時，則考慮退出運行，進一步分析故障原因。

5）如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，且其中基波的增長幅度較大，而諧波的增長不明顯，則一般可確定為氧化鋅避雷器污穢嚴重或內部受潮。

6）如果阻性電流占全電流的百分比明顯增長，且其中諧波的增長幅度較大，而基波的增長不明顯，則一般可確定為氧化鋅避雷器老化。

5.無線傳輸

微功率近距離無線通信技術是超大規模集成電路技術和數字信號處理技術發展的產物。微功率近距離無線通信主要是依靠射頻收發芯片來實現，單片射頻收發芯片加上少量的器件就能夠構成一個近距離無線收發系統。現有的射頻收發芯片內部已經集成了簡單的數據傳輸協議，能夠滿足一般無線通信系統的要求。此外該類芯片無需用戶對芯片底層有很深入的了解，只需要按照用戶開發手冊對芯片的相關寄存器進行讀寫就可以實現無線數據傳輸。

例如，可采用ChipCon公司設計的CC1100芯片，該芯片是一種單片的UHF收發器，專為低功耗無線應用而設計的。處于休眠狀態時整個芯片消耗的電流為900nA。CC1100芯片還具有電磁波喚醒功能，能夠通過接收適當的電磁波信號將自身從休眠狀態喚醒，同時還會在GD0引腳產生一個脈沖信號，利用該脈沖信號能將LM3S1138從休眠狀態喚醒。

防沖突功能是基于分時發送來實現的，數據采集端的分時發送功能主要依靠自身的地址編號電路來實現。

數據采集端和數據接收端采用相同的無線傳輸模塊。

6.影響因素

6.1信號取樣

氧化鋅避雷器的接地線一般不允許斷開，信號大多是在計數器的兩端取樣，當計數器位置較高時，如圖5所示。電流傳感器的上端接線需要人工攀爬，危險性很高，給測量帶來很大不便。

6.2 同步測量誤差

電壓信號和電流信號沒有同時測量，會給相位角差帶來很大誤差，氧化鋅避雷器的很多參量計算都是依靠相位角差，遠距離、精準同步測量是測試要求的重點。

7.現場應用

7.1 變電站

傳輸信號應采用硬件處理方式，經過時間可預測、穩定不變的硬件通道，才能保證測量精度。

圖5 計數器位置較高的MOA測量示意圖

采用合理的技術方案，本系統具備三種可選擇的無線通訊方式400米、800米、3公里，分別對應的技術指標為400米內可進行介損帶電測試、800米和3公里內可進行避雷器帶電測試，800米和3公里的差異在于選擇不同的發射單元和天線。一般的應用場合是500kV變電站內可以選擇800m工作方式，變電站周邊3km范圍內的線路避雷器和電纜出線處的避雷器進行帶電測試。

7.2 線路

現場環境非常復雜，PT端子和氧化鋅避雷器之間的狀況千變萬化，長距離的現場布線受到的干擾非常嚴重，也具有危險性。對于線路避雷器而言，采用有線測量的方式根本不可能，只能采用無線傳輸模式，而無線傳輸的距離受環境的制約非常明顯，因此，穩定可靠的長距離無線測量方式，對于現場試驗而言，具有重大意義。

經過多年的摸索和反復的現場試驗，解決了上述問題。主要采用的方式有：

1）在相同的發射功率下，距離與頻段成反比，系統設計之初就考慮采用低頻的公用頻段。

2）發射功率增強，傳輸距離也會增加，從電路板的設計到天線的制作，嚴格按照阻抗匹配的原則，將發射功率完全耦合到天線，有效增加傳輸能量，提高通信的距離。

3）采用先進的無線測量儀表，匹配器件參數，提高接收機的靈敏度。相同環境下，接收機靈敏度提高，也會增加通信距離。

無線帶電測試的原理如圖6所示。

針對線路避雷器的具體特點，有如下兩種接線方式可供參考選擇：

電流傳感器直接安裝在計數器下端，二次側信號接入端盡量靠近儀器測量端，如圖7所示。

電流傳感器為無源穿芯傳感器，傳感器二次側的信號通過屏蔽線引入到線路桿塔的中下部位的金屬盒子中，測試時直接將金屬盒子中二次側取樣信號送入儀器，減少攀爬接線的工作量。

圖6 遠距離無線通信測量方式

圖7 電流傳感器安裝方式

從計數器的上端直接引線下來，接入到桿塔中下部的金屬盒子中，如圖8所示.

圖8 引線測量方式

測量時將儀器測量線接到絕緣引線，工作量很小，成本也非常少，但要考慮絕緣性能，同時絕緣引線可能會有較強的感應電壓，下端不能太低，以防人誤碰觸。

第二種方案方便易用，通用性也很強。目前絕緣強度較高的線也容易買到，只要注意引線下端離地面高度就可以了。唯一需要驗證的是這種方法是否符合目前系統的安全運行規定。

7.3 監測目標

7.3.1 串聯空氣間隙避雷器的監測

串聯空氣間隙避雷器因平時沒有泄漏電流，所以無法開展阻性電流的監測，一般是通過監測避雷器動作電流峰值和動作次數。國標《交流無間隙金屬氧化物避雷器GB11032-2000》中規定：試品應能耐受20次峰值等于避雷器標稱額定放電電流而波形為8/20的雷電沖擊電流試驗。因此氧化鋅避雷器運行中如果超過額定通流容量的次數超過20次，其次數已超過國家標準要求，設備性能和運行狀態需進行認真評估。

針對線路避雷器，設計了穿芯式的沖擊電流傳感器和在線監測單元，可實時記錄線路避雷器動作電流峰值和動作次數，并通過GPRS將數據傳回后臺系統。

7.3.2 動作電流和泄漏電流的監測

在變電站周圍3km范圍內，針對無間隙的避雷器可開展動作電流和泄漏電流的在線監測。泄漏電流的監測和帶電測試的原理基本相同，只是傳感器和監測單元安裝在現場。動作電流的監測和間隙避雷器的動作電流監測方式一致。

8.結語

無線分布式氧化鋅避雷器在線監測系統是電力設備在線監測技術發展的必然產物。經現場運行，該系統具有實用、靈活、可靠等特點，可擴展性強，適于智能電網發展的需要。

參考文獻

[1] 強建軍， 黃新波， 章云. 基于GPRS網絡的金屬氧化物避雷器在線監測系統設計.電瓷避雷器， 2009，6：40～43

[2] Yuan Wu， Jianjun Qiang， Xinbo Huang. Design of a Remote-Monitoring System ofMOA Based on GPRS. The Ninth International Conference on ElectronicMeasurement & Instruments. Beijing： North China Electric Power University，2009.675～679

[3] 劉崗. 基于DSP的無線多通道MOA在線監測裝置研究：[碩士學位論文].西安：西安理工大學圖書館，2008.

[4] 李喜平. 基于GPRS的氧化鋅避雷器遠程監測系統：[碩士學位論文].哈爾濱：哈爾濱理工大學圖書館， 2009.

[5] 謝碧海， 周井生. 一種在線測量MOA阻性電流的新方法.高電壓技術， 2005，31（8）： 77～78

[6] 王葉坤. 一種新型分布式氧化鋅避雷器在線監測系統的研究：[碩士學位論文].廣西：廣西大學圖書館， 2008.

[7] Chandana Karawita， M. R. Raghuveer. Onsite MOSA Condition Assessment-A NewApproach. IEEE Transactions on Power Delivery， 2006， 21（3）： 1273～1277

[8] Haibao Mu， Yixin Guo， Ming Dong et al. On-line Monitoring Technology for MOA on HV Transmission Line. 2008 International Conference on Condition Monitoringand Diagnosis.Beijing： North China Electric Power University， 2008.21～24

[9] Tong Zhao， Qingmin Li， Jiali Qian. Investigation on Digital Algorithm for On-LineMonitoring and Diagnostics of Metal Oxide Surge Arrester Based on an Accurate Model. IEEE Transactions on Power Delivery， 2005， 20（2）： 751～756

[10] Hanxin Zhu， M.R.Raghuveer. Influence of Representation Model and VoltageHarmonics on Metal Oxide Surge Arrester Diagnostics. IEEE Transactions on Power Delivery， 2001， 16（4）： 599～603

[11] 王雪， 莫娟， 張冠軍等. MOA新在線檢測系統及其仿真研究.高電壓技術， 2003，29（7）： 37～39

[12] 孫浩. 便攜式MOA泄漏電流在線監測裝置的研究：[碩士學位論文].北京：華北電力大學圖書館， 2002.