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1、目 录摘要1关键词1Abstract.1Key words11 引言21.1 项目研究的背景及意义21.2 国内外现状分析21.3 项目研究的内容31.4 项目研究过程中遇到的问题32 系统设计32.1 系统简介32.1.1 无线传感器网络结构及工作原理32.1.2 系统整体介绍42.2 硬件设计42.2.1 硬件简介42.2.1.1 传感器42.2.1.1.1 声音传感器42.2.1.1.2 红外传感器62.2.1.2 无线射频发射器芯片nRF90572.2.1.3低功耗MSP430F24982.2.1.4 友善之臂公司的mini6410型ARM1192.2.2 模块设计102.2.2.1
2、前端传感器模块102.2.2.2 无线传送网络模块112.2.2.3 ARM终端后台模块112.3 软件设计122.3.1 软件的整体设计思路122.3.2 各模块的程序实现132.3.2.1 数据采集132.3.2.2 无线传送142.3.2.3 ARM终端后台152.4 接口设计152.4.1 MSP430与NRF905之间的SPI协议接口152.4.2 MSP430与ARM终端之间的RS-232-C串行接口163调试与结论173.1 功能方面173.2 性能方面184 总结与展望194.1 研究工作结论总结194.2 未来工作展望19致谢20参考文献21附录A 数据采集程序22附录B 无
3、线传送程序26附录C ARM终端程序29附录D 实物图30基于无线传感器网络的声红外监测与识别系统设计与实现摘要：目标监测识别已经是智能系统最重要的组成部分之一。结合当今成熟的传感器探测技术与无线传感技术以及嵌入式信号处理技术，提出了一种新颖低成本实用型的基于无线传感器网络的声红外复合监测与识别系统的方法，它根据目标的声波和红外辐射特性，从目标的两路信号中提取出目标的各种特征信息，再进行信息再融合，得出对目标的识别结果。该系统不仅利用了声探测传感器对目标震动信号、声音信号的有效探测实现对目标的定位、识别，而且利用红外传感器探测目标的红外辐射信号以实现目标自动识别、定距，结合两类探测敏感器的优势
4、，各路探测器接收到的信号由无线发送到嵌入式信息处理装置进行综合分析和处理，提高了抗干扰的能力，从而降低了虚警率。关键词：声音传感器；红外传感器；无线传感网络；监测系统Design and Implementation of Sound-Infrared Monitoring and Recognition System Based on Wireless SensorNetworkStudent majoring in Electronic Information Science and Technology Zeng ZhongTutor Li LinAbstract： Target rec
5、ognition has is intelligent monitoring system of one of the most important part. On the mature sensor detection technology and wireless sensor technology and embedded signal processing technology, A novel method of low cost practical based on wireless sensor net- work infrared composite monitoring a
6、nd identify with the method of system, It according to the target waves and the infrared radiation, from the targets two signals to extract all the feature inf- ormation of the target, Then to information fusion again, it is a goal of the results. This system not only use the sound detection sensor
7、to target vibration signals, sound signal detection of tar get of the effective realization of orientation, recognition, and use of infrared sensor detection of targetir radiation signal to realize the target to be automatic identification, spacer, combining twokinds of detecting the advantage of se
8、nsors, each detector received signals by wirelesstransmission to the embedded information processing device in the comprehensive analysisandprocessing,improve the ability of the anti-interference, which reduces the false alarm rate.Key words: Voice sensors; Infrared sensors; Wireless sensor network;
9、 Monitoring system1 引言1.1项目研究的背景及意义随着无线通信、集成电路、传感器和微机电系统等技术的飞速发展,使得低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器的大量生产成为可能,这些微型无线传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能,因此,传感器网络的应用前景非常广泛。无线传感器网络就是由这些传感器节点协同组织起来的,传感器网络的节点可以随机或者特定地布置于目标环境中,它们之间通过特定的协议自组织起来,能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。无线传感器网络的研究是对传统网络技术的一种挑战,也是实现实时监视应用的一个新的可靠的技术方法。目标监测识别是智能系统的重
10、要组成部分。如何在有干扰的情况下，在尽可能远的距离上快速有效地对目标进行可靠检测和准确识别，是现代智能监测与识别系统面临的重要挑战。而在当今的市场经济型社会中，不仅要考虑系统的性能，而且经济因素在整个系统中的关注度也在不断上升。因此，既要研究性能优异，又要经济实用性价比高的智能识别系统，因此，基于无线传感器网络的声红外复合监测与识别系统的研究将有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视。具有较高的理论价值和实际经济意义以及广阔的市场应用前景。1.2 国内
11、外现状分析第一代传感器网络出现在20世纪70年代，使用具有简单信息信号获取能力的传统传感器，采用点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络;第二代传感器网络，具有获取多种信息信号的综合能 力，采用串/并接门(如RS-232,RS-485)与传感控制器相联，构成有综合多种信息的传感器网络;第三代传感器网络出现在20世纪90年代后期和本世纪初，用具有智能获取多种信息信号的传感器，采用现场总线连接传感控制器，构成局域网络，成为智能化传感器网络;第四代传感器网络正在研究开发，用人量的具有多功能多信息信号获取能力的传感器，采用自组织无线接人网络，与传感器网络控制器连接，构成无线传感器网络。近年来，为了提高
12、在战场中武器系统的抗干扰能力、精确制导能力、反隐身能力，各国都在发展目标智能监测与识别系统，都采用了多种多样的复合体传感器。高智能的经济型监测识别系统已经成为当前国内外的重要研究领域之一，研究表明高智能的经济型监测识别系统具有广泛的应用背景，特别是在特殊应用场景(军事或人员无法到达的地方等)中，由于目标区域的特殊限制随着微电子技术、信号处理技术的发展，新的探测手段和探测器件不断产生。基于此，本文提出了一种新颖的针对目标智能监测与识别的声红外复合探测识别系统，是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、
13、分布式信息处理技术等，能够通过声红外集成化的微型传感器4协作地实时监测、感知和采集各种监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送到后端的ARM信息分析和处理平台上，从而监测识别目标，以实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通川。1.3 项目研究的内容本毕业设计的整个核心是无线传感网络的ARM终端的后台监测平台的设计，此平台不仅包含无线传感网络技术，而且还包含监测算法的设计。因此，在无线网络的硬件设计过程中根据实际的情况并结合自己的能力范围不断调整、不断修改才能达到理想的效果。而在ARM平台下的Android系统的简单开发过程中尽量结合ARM的嵌入式的优点完善系统的整个功能和性能。1.4
14、 项目研究过程中遇到的问题在整个毕业设计的过程中，通过实际的动手，在过程中曾经遇到过以下的主要问题：MCU控制的无线传感网络的编程以及ARM平台下的Android系统信号处理的智能监测与识别的算法编程。ARM平台下的Android系统简单开发的串口接收数据刷新和显示的实时刷新的同步问题。各模块接口的设计的速度延迟等问题。熟悉和掌握无线传输模块的原理以及传输协议等。2 系统设计2.1 系统简介2.1.1 无线传感器网络结构及工作原理无线传感器网络由大量体积小、成本低、具有无线通信、传感、数据处理的传感器节点组成,无线传感器节点是网络的基本单元,节点的稳定运行是整个网络可靠性的基本保证。无线传感器
15、节点负责传感和信息预处理,响应监控主机和指令发送数据，一般由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/DC能量转如图2.1所示)。数据处理单元通信模块数据采集单元存储器无线收发器ADC传感器CPU供电模块图2.1 无线传感器网络结构图在无线传感器网络中,每个节点的功能都是相同的,大量传感器节点被布置在整个被观测区域中,各个传感器节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合后传送给用户,数据传送的过程是通过相邻节点的接力传送的方式传送回基站,然后通过基站以卫星信道或者有线网络连接的方式传送给最终用户。因此,节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类头节点(cluster-head node)的角色。作为数据采集者,数据采集模块收集周围环境的数据(如声音、红外等),通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站或汇节点;作为数据中转站,节点除了完成采集任务外,还要接收邻居节点的数据,将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或汇
