Linux下Wi-Fi驱动程序的设计与实现

针对目前流行的Wi-Fi无线通信模块在嵌入式系统开发中的应用要求,设计开发了Linux下基于ARM9处理器S3C2440的Marvell 88W8686 Wi-Fi驱动程序.结合S3C2440与88W8686的硬件连接以及Wi-Fi驱动程序体系结构,给出了网络设备初始化和数据传递、转发的实现过程.实验结果表明,该Wi-Fi驱动程序能够实现预期目标,并已成功应用于系统开发.     

AY2492型高灵敏度光功率计

该仪器采用音叉振子构成的光斩波器对连续光进行低频斩波,利用相关接收原理进行同步检测,所以测量灵敏度比一般光功率计提高了二至三个数量级.该仪器对0.85μm的光可探测-90dBm(10~(-12)W),对1.3μm的光可探测-80dBm(10~(-11)W).本文介绍共设计过程、构成及其工作特性.     

大功率半导体激光器空间耦合技术

本文应用空间及偏振耦合技术,优化光束空间分布,研制成功大功率半导体激光器光纤耦合模块,实现输出功率234?6W,耦合效率为60%,光纤芯径400μm,NA为0?22。     

用于热电堆红外传感器的低成本、低功耗自稳零放大器

通常用于耳温计和其他消费类产品的热电堆红外传感器都由许多热电偶串接起来组成,从而构成一个检测区,并且产生100μV～900μV的输出电压.     

基于嵌入式Linux平台的球栅尺数显表设计

球栅尺数显表是一种测量球栅尺输出,并计算、显示位移的仪表。文中设计了一款液晶显示的、基于嵌人式Linux平台的多通道高性能球栅尺数显表,该数显表采用基于CortexA8内核的AM3517为主处理器,FPGA为协处理器的架构方式,设计了基于Qt的图形用户界面。所设计的数显表同时支持4路模拟或数字球栅尺读数头的输入,并且各路读数头的参数可通过图形用户界面独立地进行在线配置。测试结果表明,所设计的多通道数显表可以达到1μm分辨率,测量误差在＋10μm范围内,且数值显示稳定,跟踪速度快,支持零点搜索和掉电自动追数等多种实用功能,同时用户交互界面友好,满足高精度数控机床的应用需求。     

基于LabVIEW的激光功率远程检测系统

设计了一种基于Lab VIEW虚拟仪器技术的激光功率远程检测系统.本测量系统使用了DH-JG2型光功率计、美国NI公司的USB6008数据采集卡、PC机、惠普laser Jet 1020 Plus打印机,实现激光功率数据采集、数据存储、数据分析以及生成测试报告等功能.然而由于激光器输出激光功率存在不稳定性,现有的设备无法及时地将激光器的异常工作状态反馈给检测人员进行处理.为了解决这个问题,本系统通过TCP协议及使用移动客户端来实现远程控制的功能,以达到实时处理的效果.本检测系统已成功应用于连续激光器的光功率检测之中.测试表明:该设计可获得良好的实时检测和控制效果,可操作性强,具有广阔的应用前景.     

光子晶体光纤激光器

大功率光纤激光器采用掺Yb3＋双包层光子晶体光纤作为增益介质，并采用典型的F-P腔结构，分别采用二色镜和光纤端面作为高反射腔镜和激光输出腔镜，用多模大功率980nm半导体激光器泵浦20米掺Yb3＋双包层光子晶体光纤，采用连续工作模式，获得了功率为15W的1．09μm激光输出。该器件性能稳定，转换效率高，达到国内先进水平。采用再生放大锁模钛宝石激光器产生的脉宽为200fs、250kHz和800nm的光脉冲泵浦保偏光子晶体光纤形成了谱宽超过两个倍频程的超宽连续谱并具有偏振特性。     

基于开源路由技术的低功耗无线路由器研究

移动终端通过基于IEEE 802.11协议的Wi-Fi无线通信技术与互联网相连。本文深入研究了IEEE802.11协议,利用开源路由技术对无线路由器刷入第三方开源固件Open-WRT,并对该固件进行相应的协议修改来降低Wi-Fi功耗,并且将降低功耗后的无线路由器应用于具体的智慧旅游项目。     

氩离子激光器单片机控制系统的研制

介绍腔外棱镜选频大功率氢离子激光器的自动控制系统的研制。步进电机通过机械传动机构调节选频棱镜的角度实现输出光波长的转换;通过调节激光器工作电流实现输出光功率控制。在单片机控制下,利用位置敏感器件（PSD）及光功率采样装置提供的信号,实现了棱镜最佳位置的自动技柬与光功率的反馈调节。实际运行表明,该系统调整速度快、运行安全可靠,真正实现了氩离子激光器自动调节。     

基于FPGA与DSP的一体化激光三角位移传感器系统

从激光三角传感器的原理出发,设计了一种基于FPGA与DSP的一体化智能激光位移传感器系统,能够在保证位移测量精度的同时简化系统结构、减小系统体积;主要由FPGA控制CCD与激光器的驱动及实现与上位机的通讯,由DSP负责数据的处理从而得到优化的激光强度值及光斑定位信息;重点介绍了FPGA的设计及DSP的算法;最后对系统进行标定,并进行精度实验;实验结果表明,该一体化系统能够在100mm的工作范围内达到10μm的测量精度。     

RFEHWSN中满足节点吞吐量需求的负载均衡基站部署方案

射频能量捕获无线传感器网络可以通过不同物理环境和不同需要条件如时间、频率、能量源的发送能量功率等维度上进行充分的控制,稳定性较强,而其中的基站不仅具有较高的成本,而且其部署位置很大程度地决定节点的可达吞吐量。本文研究了在满足每个传感器节点的吞吐量不小于其吞吐量需求的条件下,均衡基站负载量,尤其是负载量最大的基站,提出了优化每个基站的负载量的方案。首先进行系统建模,然后提出了一种启发式部署算法,以达到负载均衡的目标。通过这些步骤优化部署,既满足了每个节点吞吐量限制,又让每个基站负载量尽可能小。仿真结果表明,通过节点的优化接入能够有效降低网络基站负载量方差,达到了负载均衡的效果。     

基于随机噪声调制的新型隐蔽通信系统

在无线传感器网络中,为了实现信息的隐蔽通信,提出了一种基于随机噪声调制的新型隐蔽通信系统。隐蔽通信系统的二进制消息序列调制联合正态分布噪声序列的相关系数。作为隐蔽通信系统信号的联合正态分布噪声,叠加到传统数字通信系统调制器的输出。在接收端,相关系数的估计值经过硬判决之后恢复出隐蔽系统的的二进制消息。所提出方案的关键问题,例如信道估计和符号同步,则由传统的数字通信系统解决。从理论上推导出了隐蔽通信系统的误码率。仿真结果表明,所提出的系统具有较低的误码率性能,且与理论值一致。     

基于全固态离子选择性电极的多巴胺生物传感器研究

提出了一种全固态的多巴胺离子选择性电极。该电极以金作为导电基底,聚(苯乙烯磺酸钠)掺杂的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT/PSS)作为固态电解质,电解质层上覆盖多巴胺敏感膜,将12-冠醚-4(CE)和四苯硼钠(NaTPB)合成产物CE-TPB作为敏感膜的离子载体。经过优化后的多巴胺传感器在多巴胺浓度为10^-5 μmol/L^10^-2 μmol/L范围内呈线性相关,斜率为(52.09±0.38)mV/decade,检测下限达到(7.69±0.77)μmol/L。此外,对多巴胺传感器的抗干扰性、动态响应特性、一致性与重复性以及使用寿命等电极性能进行了测试,均具有良好的表现。     

非视距环境中的无线网络残差加权定位算法

无线定位已成为物联网应用的重要研究内容,为减小非视距(NLOS)误差对传统定位算法的精度的影响。因此提出一种基于目标临时位置估计的残差幂次方加权定位算法。算法核心在于先利用分组定位得到不同目标节点估计位置,并将位置之间的差值定义为临时定位残差。然后区别于传统残差加权定位算法,本文提出用残差的高次幂作为加权函数,并通过仿真搜索最优的加权函数。仿真结果表明,当LOS-SN数目不小于2时,本文算法在定位精度上远高于传统的NLOS抑制定位算法。和传统的残差加权定位算法(RWGH)相比,本文所提算法的定位精度提高了近60%,同时降低了对LOS-SN个数的要求。和半正定规划(SDP)相比,定位精度提高了近38%,并降低了计算复杂度。     

面向物联网的可见光近场通信方法研究

为了满足物联网应用中边缘感知系统信息交互的需求,可以采用传输便捷、功耗较低的近场通信方法。然而,传统的近场通信方法基于电磁波的广播通信,广播通信存在着安全性的先天不足。针对这一安全问题,使用移动设备上的可见光传感器实现了一种面向物联网的可见光近场双工通信系统。在该系统中,上行链路和下行链路采用不同的传感器模块进行数据传输。上行链路由环境光传感器感知光强变化完成数据接收,并且针对可见光源信号不稳定的特点,提出了一种基于可见光通信的状态转化调制STM(State Transaction Modulation)策略。在下行链路中,采用图像传感器扫描移动设备屏幕实现数据传输,并提出了一种能耗自适应的信号传输方法降低下行链路的能量开销。实验结果表明,在上行链路中,STM调制的传输速率高于PWM和PIM调制且能耗大幅降低,在传输序列有重复的情况下吞吐率亦优于DH-PIM调制。     

WSN中一种流水式栅栏调度算法的研究

无线传感器网络栅栏覆盖为了延长网络的生存时间而需要设计合理的调度算法,通过将传感器网络中的节点进行状态(休眠状态、激活状态等)的切换可达到节省能量的目的。针对入侵者以低速通过栅栏的情况,提出了一种流水式的栅栏调度算法,通过将栅栏均匀分割,将均分后的子栅栏按顺序轮替激活,形成流水式工作状态。入侵者通过监测区域具有较大概率被激活状态的子栅栏监测。分析了基于概率感知模型的栅栏检测率以及栅栏生存时间,最后实验验证了该文算法的准确性和可靠性。     

移动无线传感网的移动感知路径选择算法

为解决稀疏网络环境下移动传感节点的区域全覆盖和数据传输问题,提出一种移动无线传感网的移动感知路径选择算法(MSPS)。在MSPS算法中,用数学公式表示邻居网格集合、区域覆盖率、数据传输时延、节点平均能耗等参数。采用机会路由算法进行数据传输,并建立能保证全覆盖监测区域且权衡数据传输时延、数据传输率和节点平均能耗的移动路径选择优化模型。提出到目标网格的路径寻找方法、初始染色体的确定方法和染色体适应度值计算方法。最终提出修正的多种群遗传算法求解优化模型,获得移动传感节点的最优移动方案。仿真结果表明:不管监测区域内是否存在障碍物,MSPS算法都能提高数据传输率,降低数据传输时延和节点丢弃的总数据量。在一定的条件下,MSPS算法比SGA、TCM_M、RAND_D和RAND算法更优。     

基于TDOA方法的无线传感器网络运动参数估计方法

采用移动目标与信标节点间的到达时间差(TDOA)测量,提出了移动目标运动参数包括初始位置及速度的共同估计方法。通过建立移动目标运动参数估计的优化模型,首先推导了移动目标初始位置及运动速度估计的非约束线性最小二乘(ULLS)法。然后将优化模型松弛为凸优化的半正定规划(SDP)问题,又设计了运动参数估计的SDP算法。仿真分析表明,TDOA方法能有效避免到达时间(TOA)测量的时钟同向误差,提高位置的估计精度。由于使用了约束条件,基于TDOA测量的SDP算法估计误差比ULLS算法的估计误差更小,但是计算复杂度较大。TDOA-ULLS和TDOA-SDP算法能有效减少时钟同向误差引起的估计误差,采样周期和采样点数量的增加也能有效提高估计精度。     

大量程气体流量传感器的仿真与设计

基于热传递原理,设计了一种大量程气体流量传感器。采用FLUENT进行结构的仿真,结合权重法确定传感器的最优结构模型。研究了传感元件的温度特性,确定了传感器的工作状态。设计了传感电路,对传感器进行了自动温度补偿。测量中采用两种不同的测量原理,使传感器能够检测微小流量和中、大流量,提高了传感器的测量范围。实验结果表明该传感器测量流量量程为0.14m^3/h^130m^3/h,测量误差优于1.5%。     

温度开关动态特性测试方法研究

针对温度开关无法按照常规方法得到时间常数的问题,提出了一种测试温度开关动态特性的方法。采用一只温度传感器作为标准器,通过程序控制温度源,使温度按一定速率进行升温,实时记录温度值。按照不同的升温斜率连续实施两次,利用得到的动作温度数据建立数学模型,从而求出温度开关的时间常数。选取不同的温度传感器作为标准器,对两只德国产温度开关进行测试,分析其对计算出的时间常数的影响。实验结果表明,计算出的时间常数最大相对误差为4.86%,满足温度开关时间常数的测试要求。此方法可推广到研究其他种类的开关,比如湿度开关。