基于无线传感网络的跑道侵入检测告警系统研究

论文摘要

随着民航业务的发展壮大，由跑道安全引起的航空事故也开始呈上升趋势。跑道侵入是威胁跑道安全的最主要因素，为了改善跑道安全，防止跑道侵入已成为人们研究的重要课题。本文针对跑道侵入的特点和现有的防止跑道侵入系统灵活性差、造价昂贵、误警率高等缺陷，设计了一种基于无线传感网络的跑道侵入检测告警系统，为防止跑道侵入提供了新的解决方案。该系统由无线传感网络和控制中心组成。结合功能需求，制定了整个系统的设计方案，并重点研究了系统的软硬件设计。本文在对几种常用无线通信技术进行研究和比较的基础上，选择ZigBee技术组建无线传感网络，通过网络中的多种传感器节点实现对跑道侵入现象的监测，并将检测结果上传至控制中心。在无线传感网络中引入多传感器信息融合技术，用D-S理论对采集的多传感器信息进行融合处理，以此提高检测结果的准确性。在控制中心设计了跑道侵入监控界面，工作人员可以利用该界面更直观地对网络进行实时监测和管理，并能够根据报警信息迅速作出相关决策。最后通过实验验证了该方案的可行性。与现有防止跑道侵入系统相比，该系统具有经济实用、安装维护方便、可配置、灵活性好等优点，具有重要的社会和经济应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 跑道侵入介绍
• 1.2.1 跑道侵入的定义
• 1.2.2 引起跑道侵入的原因与解决方法
• 1.3 防止跑道侵入系统的国内外研究现状
• 1.4 本文的研究内容及创新点
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 无线组网技术——ZigBee 技术
• 2.1 无线传感网络概述
• 2.1.1 无线传感网络的体系结构
• 2.1.2 无线传感网络的特点
• 2.1.3 无线传感网络的发展和研究现状
• 2.2 典型短距离无线通信技术介绍
• 2.3 ZigBee 技术综述
• 2.3.1 ZigBee 技术的主要特点
• 2.3.2 ZigBee 技术的应用
• 2.4 ZigBee 技术通信协议分析
• 2.4.1 IEEE 802.15.4 标准
• 2.4.2 ZigBee 规范
• 2.5 ZigBee 的设备功能类型
• 2.6 本章小结
• 第三章 跑道侵入检测告警系统总体方案设计
• 3.1 ZigBee 技术的引入
• 3.2 跑道侵入检测告警系统的总体结构
• 3.3 网络拓扑方式研究
• 3.3.1 ZigBee 的网络拓扑结构
• 3.3.2 网络拓扑结构选择
• 3.4 节点布置方式研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 跑道侵入检测告警系统硬件设计
• 4.1 ZigBee 硬件模块设计
• 4.1.1 ZigBee 硬件解决方案
• 4.1.2 处理器模块 CC2430
• 4.1.3 无线收发模块
• 4.1.4 时钟模块
• 4.1.5 天线模块
• 4.2 汇聚节点硬件设计
• 4.2.1 串口通信模块
• 4.2.2 GSM 报警模块
• 4.2.3 供电模块
• 4.3 传感器节点硬件设计
• 4.3.1 数据采集模块
• 4.3.2 节点中传感器的选择及设计
• 4.3.3 供电模块
• 4.4 路由节点硬件设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 跑道侵入检测告警系统软件设计
• 5.1 ZigBee 开发软件介绍
• 5.1.1 IAR EW 8051 软件开发平台
• 5.1.2 ZigBee 2006 协议栈
• 5.2 ZigBee 协议应用程序设计
• 5.2.1 汇聚节点软件设计
• 5.2.2 路由节点软件设计
• 5.2.3 传感器节点软件设计
• 5.3 数据处理方法——多传感器信息融合
• 5.3.1 信息融合的提出及意义
• 5.3.2 D-S 证据理论
• 5.3.3 基于 D-S 理论的多传感器信息融合流程
• 5.4 控制中心管理软件设计
• 5.4.1 监控管理软件总体介绍
• 5.4.2 界面开发环境介绍
• 5.4.3 界面各功能设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统测试与分析
• 6.1 测试方案
• 6.2 测试结果与分析
• 6.2.1 ZigBee 网络组网测试
• 6.2.2 数据传输测试
• 6.2.3 告警功能测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术文章