无线通讯技术应用论文范文第1篇

摘 要：为满足油田智能化开采应用中数据长期监测的需求，对井下数据的声波耦合提取进行研究；分析声波传输过程中可能出现的信号畸变问题，针对信号幅度的不规则起伏采取三值包络分层解调方法，设计基于采样点分组与相关检测的位同步提取算法，开发相应的同步解调软件。结果表明，该算法复杂度低，易于实现，适用于传输速率不高于2kbit/s的数传系统。

关键词：声波通信；包络分层；位同步

近十年来，智能完井技术发展迅猛，是未来油田智能化开采的发展方向[1]。目前，国外成熟的智能完井系统广泛采用有线方式进行井下仪器控制与数据传输[2]。然而，传统的有线传输存在影响正常采油过程，长期磨损导致电缆断裂需不定时更换等缺点，因此提出了井下测井仪器的无线控制与数据传输的需求。在泥浆脉冲、电磁波、声波3种无线传输方式中，声波因其衰减相对较小，且对传输介质无特殊要求等优点，受到广泛关注。已有学者[3，4]分别就测井仪器的数据上传以及地面系统对井下仪器的控制进行了分析研究，并取得了一定的成果。然而，目前尚处在实验阶段，还未在实际生产中投入使用。通过声波耦合实现测井数据的提取，其难点在于：井下液体处于高温、高压的状态，通信的介质是狭窄管道中的井液介质，声波信号在传播过程中幅度和相位会发生畸变，给同步解调带来很大的困难。针对上述问题，本文在分析常用解调方式的基础上提出了一种针对2FSK调制的同步解调方法，并设计了相应的解调程序对算法进行了实现，最后进行了收发数据的试验，验证了该同步解调方法的可靠性。

1 井下声波通信系统结构

井下井液中声波通信系统的框图如图1所示。待发送的数据通过信源编码与调制得到适合在信道对应频段上传输的信号，经过滤波放大后激发声波換能器，将电信号转换成声波信号在油管内传输。接收端换能器将声波信号转换成电信号，经过低噪声放大、解调、信源解码，最后还原出原始的信息。

在数字通带通信中，2FSK调制具有抗干扰性强的特点。相对于2ASK和2PSK而言，受信道幅度畸变与相位畸变的影响要小，因此在井下声波通信系统中采用2FSK调制方式。同时，由于井下空间狭小、环境恶劣[5]，为了减小硬件电路体积，提高系统可靠性，采用了全数字接收方案，以软件方式实现同步解调功能。

2 三值包络分层解调

常用的2FSK解调方法有相干与非相干两种。由于接收信号存在较大干扰，相干解调难以提取载波，非相干解调又难以从边沿提取出准确的位同步时钟。因此，针对井下声波通信系统采用了三值包络分层解调方法。

一般的包络分层解调是由2FSK过零检测法推广出的一种通用解调方法[6]。将接收到的调制信号进行包络分层变换，得到重新量化后的数字序列，通过分析该序列中数值的变化情况就可以实现解调。图2是采用二值包络分层变换进行2FSK解调的原理图。

将已调信号均值C附近的信号值定义为“0”，其余信号值定义为“1”，得到仅包含“0”和“1”的数字序列。通过一个码元时间Ts内，数字序列中“0”和“1”的变化次数的多少，可以判断该区间载波频率的高低，从而实现解调。

然而在实际应用时，二值包络分层存在以下问题。一是采用数字解调时，首先要对接收到的已调信号采样，理论上采样率应尽可能高以反映原始信号的信息，但由于硬件限制，采样率不可能无限增加。在有限的采样率下，采样点相位选取的不同，使得相邻采样点可能分布在“0”值门限的两侧，由于前后两次的量化值相同，导致实际检测到的边沿个数偏少，使得两种频率之间的差异变小，不利于区分不同的频率。二是已调信号从一个频率变换到另一个频率时（如图3中通道1所示的波形），接收端信号（如图3中通道3所示的波形）不会立即改变成相应频率，信号的幅度经历起伏的过程逐渐过渡到另一个频率，信号的幅值发生漂移，固定包络门限的方法不再可行。为了解决以上问题，采用了三值包络分层解调，并提出了采样点分组检测均值的方法。

三值包络分层变换如图4所示。在信号频率与采样率已知的条件下，信号一个周期内的采样点数是一定的，故按照信号的周期分组，先计算一个周期内采样点的即时均值：

式（1）中，N为2FSK中频率较低的信号一个周期内的采样点数；S（k）为原始信号的采样序列。将整段信号的均值改为一个周期内的即时均值能够克服信号幅值漂移对包络门限的影响。

将采样点中落在[C-ΔC，C+ΔC]范围内的信号值定义为“0”，大于C+ΔC的信号值定义为“1”，小于C-ΔC的信号值定义为“-1”，得到一个只包含“0”和“±1”的数字序列X（k）：

式（3）中，A为一个周期内载波信号的幅值，CNR为调制信号的载噪比。

采用三值包络分层解调，可以在有限采样率的情况下，根据数字序列X（k）中“0”與“±1”之间变化次数的多少，将两种不同的频率区分开来。当相邻两次采样值分别大于C+ΔC、小于C-ΔC时，经过三值包络分层变换，前后两次的量化值为“1”与“-1”，检测到数字序列X（k）的变化次数没有产生偏差，能够准确地判定信号的频率。

3 位同步检测

假设码元速率f码与载波频率f1、f2之间满足如下关系：

采样率fs与码元速率f码满足：

在一个码元周期内，频率为f1的载波信号持续n个周期，每个载波周期采样点数为m；频率为f2的载波信号持续2n个周期，每2个载波周期采样点数为m。按照每m个采样点分为一组，每个码元由n组采样点组成。包络分层后每组对应频率f1或f2，用“A”表示f1，“B”表示f2，如图5所示。位同步定时为连续n个A码组（或B码组）与连续n个B码组（或A码组）的分界点，即将分界点后连续n个码组划为一个码元。

图6是码组检测的流程图。假设一长度为m的码组检测窗。先统计当前窗内m个采样点的均值，根据ΔC三值包络分层得到数字序列。①若当前窗内数字序列的边沿个数为P，则输出码组A，检测窗后移m位，进行下一次检测；②若当前窗内数字序列的边沿个数为2P，则输出码组B，检测窗后移m位，进行下一次检测；③若不满足以上两种情况，则检测窗后移一位，进行下一次检测。如此循环，直到满足①或②，识别出A码组或B码组。

码组变换完成后，需要从码组序列中提取位同步时钟。理想情况下，一个码元应包含n个码组。然而在实际通信系统中，收发双方的频率存在一定偏差，导致一个码元周期内的码组个数不为n，因此实际位同步标志相对于理想情况会出现超前或滞后的现象。由于收发换能器的位置固定，相对运动的速度较慢，由多普勒效应产生的频偏可以忽略不计。频率的偏差主要来源于两方面：①本通信系统是一个典型的异步通信系统，当采用晶振作为系统时钟时，收发两端各自独立的晶振误差必将导致频率的偏差；②码元速率由晶振分频产生，若实际分频系数不是整数，则对其取整时会使码元速率产生误差。为了消除频偏对同步解调带来的影响，提出了如下位同步提取算法。

由前文可知，连续n个A码组（或B码组）与连续n个B码组（或A码组）的分界点即为位同步定时。位同步检测的流程图如图7所示，其中AB序列表示连续n个A码组与连续n个B码组组成的序列，BA序列表示连续n个B码组与连续n个A码组组成的序列。在长度为2n的位同步检测窗内，当2n个被检测码组和AB序列或BA序列相关值达到峰值时，即检测到位同步定时。由于频移误差的存在，当位同步标志滞后检测窗时，可通过检测窗不断向后移位提取出位同步；当位同步标志超前检测窗时，会导致位同步漏检，造成失步，因此，在上一次位同步完成后，检测窗后移2n-k位，保证下一个位同步标志刚好位于检测窗内或滞后检测窗，不会造成漏检。

4 试验结果

为了验证包络解调与同步提取算法的性能，进行了数据收发试验。设计了5批不同的码元样本，码元速率为580bit/s，对接收信号进行数据采集，平均时间为3min，解调出码元的结果如表1所示。从表1可以看出，在580bit/s的码元速率下，接收机能很好地实现码元同步与数据解调，基本没有出现误码的情况。

当为了进一步测试码元速率高于580bit/s时系统同步解调的效果，在码元样本与采样时间不变的前提下，提高码元速率，重复多次进行数据的收发测试，得到误码率与码元速率的关系曲线，如图8所示。

从图8得知，码元速率小于2 000bit/s时，误码率低于10%，同步解调保持良好的性能；当码元速率超过2 000bit/s，误码率迅速上升，解调性能急剧下降。前半段解调结果良好的原因是码元速率较慢，码元周期内大部分时间信号的频率较为稳定；而后半段解调性能低下的原因在于码元周期缩短，当载波频率发生变化时，信号幅度的起伏过程占据码元周期的大部分时间，导致单个码元内信号的频率产生波动，严重影响解调性能。

5 结语

本文针对声波在油管传播过程中信号的畸变，对井下声波通信系统中同步解调带来的影响进行了分析与研究。采用了2FSK调制方式与全数字接收机，提出了三值包络分层解调方案，设计了采样点分组机制获取码组信息，并通过相关检测的方法提取码组序列中的位同步定时。结果表明：①三值包络分层解调方法简单易实现，无需恢复本地载波；②计算分组采样点均值能够解决固定包络门限无法应对接收信号幅值漂移的问题；③采用相关检测的方法提取位同步定时，减小了虚检与漏检的概率，当通信速率低于2 000bit/s时，解调系统能稳定正常地工作；④该算法的不足之处在于通信速率进一步提高时，需解决载波信号叠加带来的码间干扰问题。

参考文献：

[1]王兆会，曲从锋，袁进平.智能完井系统的关键技术分析[J].石油钻采工艺，2009（5）：1-4.

[2]Abdullatif A，AL Omair. Economic evaluation of smart well technology[D].Texas：Texas A & M University，2007.

[3]王燕嵩，吴世仝，王凤清，等.油井声波无线通讯技术研究[J].采油工程，2013（2）：1-4.

[4]张建军，张宝辉.油井无电缆传输测试工艺技术[J].油气井测试，2007（3）：73-74.

[5]贾德利，陆平平，孙福超，等.油管声波传输特性机理及应用分析[J].哈尔滨理工大学学报，2015（6）：93-97.

[6]马子骥.基于软件无线电的数字调制识别与通用数字解调[D].长沙：湖南大学，2007.

无线通讯技术应用论文范文第2篇

【摘 要】通讯时代已走上了高速公路，信息传输的速率、效率和安全可靠性越来越重要。相对于有线设备，人们也越来越喜爱使用无线设备，移动、携带便捷成为了无线设备的主要特点。现在的宽带脉冲无线通信技术正逐步应用到无线设备上，本文将向读者介绍宽带脉冲无线电技术的原理和意义，着重阐述其关键技术，并对技术应用中所遇到的问题进行说明分析。

【关键词】超宽带脉冲 无线电通信技术 通信技术应用

当今科技高速发展，人与人间的联络方式也发生了转变，这些情况使得数据通讯和无线通信业务很快繁荣了起来，人们对无线通信服务的质量和速度也越来越看重。随着各国商业上对3.1-10.6GHz频谱资源的运用，超宽带技术逐步走入人们的视野。

一、宽带脉冲无线电技术简介

超宽带技术发展刚起步时，Scholtz博士开发出了一种适用于短距离密集多径环境的跳时脉冲无线电技术，这也是当今超宽带的主流技术。脉冲无线电系统具有构造简便、耗能低等优点，在无线传感器网络和医疗服务系统等领域得到广泛使用。同时，60GHz无线电通信技术，因其频谱资源丰富，适用于对速率要求高的短距离通信，在吉比特以太网、高清晰多媒体接口等领域的应用上有巨大潜能。脉冲无线电技术还因其信号穿透能力强等独特优点，广受个人消费电子和传感器网络的青睐[1]。

二、应用研究方向

目前，在脉冲无线电超宽带和60GHz系统应用方面的研究主要集中在一下几个方向：

（一）雷达与成像系统。雷达和成像系统的应用方面，主要看重的是宽带脉冲无线电系统可以直接发总纳米级的短脉冲，具有较大的信号带宽，尤其是超宽带的信号穿透能力很强，在空间分辨率、速度策略和实体识别方面具有较高能力。在检测掩埋物、穿墙监视、医疗检测等方面均发挥了超宽带雷达的强大作用。

（二）精确定位系统。超宽带脉冲无线电的多径分辨能力强，能够透视物体，由于超宽带脉冲无线电的这种特点，所以基于这种技术的定位系统即使在很不良的环境下作业也能提供很精确的定位。

（三）无线传感器网络。无线传感器网络对通信可靠性和精度测距方面都有较高要求，脉冲无线电技术能够很好地满足其要求。脉冲无线电超宽带系统的构造简便、不复杂，成本低，具有白噪声样的信号特点，对别的设备干扰很少，能够抗多径干扰和拥塞，且时域分辨率好，利于跟踪和精确定位。

三、关键技术

21世纪初开始商业上已经被允许使用超宽带系统，其基本技术应用以日趋成熟。从技术上讲，对脉冲超宽带系统的研究主要有一下几方面：

（一）脉冲设计。在UWB系统中，能够直接发送的短脉冲持续时间不到1ns，所以宽带可以超过1GHz。新提出不久的高斯脉冲系列波形、修正的艾尔米特脉冲波形及拉普拉斯脉冲波形等，它们的目标在脉冲宽度范围内，发射信号在频谱分布中有近乎平直的部分，并能为有效发射信号而避免直流分量。

（二）接收机设计。超宽带系统可以直接发出超短脉冲进行通信，在完美估计信道和同步作业的情况下，相关接收机能向系统提供较好的误码性能。而且，UWB信号的延时分辨率较好，Rake接收机可以使用系统分辨出的多径分量，尤为重要的是Rake接收机可以在忽略码间干扰和多用户干扰的情形下具有最佳检测机制，误码性能达到最强。

（三）调制机制。系统数据速率、发送信号频谱特征、收发机复杂度、误码率等都与调制机制方法紧密相关，调制机制在通信系统中发挥着重要作用。常用的脉冲无线电超宽带系统调制手段有：脉冲位置调制（PPM）、脉冲幅度调制（PAM）、脉冲形状调制（PSM）、开关键控制（OOK）及二进制移相键控（BPSK）等。

（四）信道测量建模。超宽带刚被提出的时候，信道测量就引起了工业界和学术界的强烈关注，研究人员对工厂和现代办公室等典型应用性环境进行了测量建模。从物理层来讲，60GHz系统与超宽带在技术上很相似，不同之处在于60GHz系统所使用的脉冲属于超高频谱范围，这所来了的正负面都有的。

四、技术应用

与传统窄带通信相比，脉冲无线电系统的收发机结构更简单，发射机正常情况下只需要一支晶體管工作在简单数字模式，晶体管产生的脉冲可以通过滤波器，形成单周期脉冲，不需借助线性放大器，降低了功耗和成本。脉冲无线电接收机也比传统窄带通信简单，原因是它不需要中频级。脉冲无线电收发机能够集中到同一张芯片上，节约了成本，且功耗低、速率高，特别适合无线传感器网络、定位和视频监控等应用[3]。

（一）脉冲无线电超宽带图像传输系统。这种方法使用了图像信息和信道状态信息，信道状态良好时，输送图像关键信息，信道状态不好时，输送图像次要信息。这种方法的实用性和灵活性是较好的。图像信息需要分类后在输入到UWB系统中，其分类方法可以使用二位离散小波变换算法。最终图像信息会沿着树的走向分为四部分：斜线高频部分、垂直高频部分、水平高频部分和低频部分。得出的数据信息还有经过信道衰落阈值选择进入到仿真阶段。

（二）脉冲无线电UWB在智能电网中的前景

1.家庭能源管理系统。家庭能源管理系统是以智能电网中电力消费为中心的，监控带有智能电表的电器，优化电力使用和消费。它要实现对能源的有效监控，其通信技术主要分为两类来研究：无线通信与有线通信。与有线通信相比，无线通信更稳定、成本更低、性能也更好，在无线通信中，最有发展前景的莫过于无线传感器网络技术了。

2.脉冲超宽带系统在无线传感器网络中的应用。Zigbee技术，它的设备构造简便、成本较低，适用于节点很多的无线传感器网络。当然Zigbee技术也有缺点，就是抗多径力差、定位不准，设备间相互易受影响。

超宽带脉冲无线电通信技术是很有前景的，当然也有许多地方不成熟，需要在今后的研究和实践经验中逐步完善。

参考文献：

[1]吕婷婷.宽带脉冲无线电通信技术及研究[D].山东：中国海洋大学，2013.

[2]赵陈亮.典型超宽带信号的发射与接收技术[D].江苏：南京理工大学，2013.

[3]刘空鹏.室内超宽带（UWB）无线通信系统研究[D].浙江：浙江大学，2013.

无线通讯技术应用论文范文第3篇

关键词：光纤;通讯技术;特征;分类;发展现状;传输;线缆;分析

光纖通讯技术是一种利用光导纤维进行信号传输以实现信息通讯的一种技术和手段，它是社会经济与时代发展背景下，信息通讯技术领域中的一次重大变革和转折。光纤通讯技术在实际信息通讯应用中，具有通讯占用空间小以及传送量大、信息传送质量高、抗电磁干扰等多方面突出的特征和优势，具有相对广泛和普遍的应用。本文在对于光纤通讯技术特征与分类分析基础上，结合光纤通讯技术的发展现状，对于发展特征与前景进行分析展望。

1 光纤通讯技术及其特征、分类介绍

1.1 光纤通讯技术与特征优势分析

光纤通讯技术是一种利用光导纤维进行信号传输通讯的技术手段，在实际应用中，光纤通讯技术进行信号传输所占用的空间比较小，并且能够传输的信息容量比较大，具有信息传递质量高、抗电磁干扰等应用特征和优势，因此应用范围与实际应用情况都比较突出。值得注意的是，在进行信息传递与通讯传输中，光纤通讯技术是通过光通讯系统中的信号通讯与传输实现的，而光通信系统在进行信号通信与传输中，不是通过单根的光导纤维进行信号传递实现的，而是在多根光导纤维的共同作用下，通过所组成的光缆实现信号的传递与通信的。通常情况下，在一根直径约为1厘米的光通信系统光缆中，就有将近一百根的光导纤维，进行信息通信与传输中，光缆和电缆一样也可以通过空中架设或者地下埋入、海底铺设等方式，进行信号传递与通信传输应用。总之，光纤通讯技术与光通信系统的应用实现，在一定程度上促进了激光通信在实际中的应用与发展。目前，光网络通信系统中，主要架构内容有光网技术合作计划以及多波长光网络、泛欧光子传送重叠网、泛欧光网络、光通信网管理、波长捷变光传送、光城域通信网与接入网等研究项目，在光纤通讯技术的应用与发展中有着重要的作用和意义。

1.2 光纤通讯技术的分类介绍

结合实际通信传输中对于光纤通讯技术的应用情况来看，光纤通讯技术主要包括光纤光缆技术以及光有源器件、光无源器件、光复用技术四种技术类别。其中，光纤光缆技术及其应用发展包括通信系统应用光纤和特种光纤两种，早期的通信系统使用光纤主要有3个传输窗口，随着通讯技术的发展，逐渐出现了第四窗口以及第五窗口、S波窗口，其中最为重要的是第五窗口，也就是全波窗口。光有源器件中，超晶格结构材料以及量子阱器件的发展已经成熟，并能够大量生产，比如多量子阱激光器等。光无源器件与光有源器件一样是光纤通讯技术中不可缺少的器件设备。

2 光纤通讯技术的发展与前景展望

2.1 光纤通讯技术的发展与特点分析

在光通讯技术领域中，光通信的发展出现要比无线电通信技术的发展出现早，其中，最早以美国贝尔光电话的研究提出为标志，并且在第二次世界大战期间，光电话也逐渐发展成为红外电话线，通讯传输中保密性更强。此后，激光的出现促进了光通讯技术面貌发生了根本性的改变，并且在通讯传输应用中激光能够像无线电波一样进行调制与解调应用。但是，应用激光进行通讯传输的最大障碍就是容易受到气候因素的影响，并且通信传输过程中大气层内信号会出现衰减，而光导纤维通信传输技术的研究与出现与发展应用，对于激光传输中大气因素影响有了很好的避免和控制，并且促进了激光通信技术进入稳步发展阶段。

结合光纤通讯技术的发展现状来看，其发展过程具有实现超长距离传输和新型光纤不断出现并应用两个突出特点。首先，在网络通信传输中，无中继传输是骨干传输网络的发展目标，而目前的发展与应用实际中，利用色散齐理技术实现的无中继传输，能够实现2000km到5000km距离的通讯传输，而改进光纤指标，延长光传输距离是目前光纤通讯技术发展与研究的重点之一。其次，为了适应光通信传输市场的需求，进行新型光纤的研究设计与应用也是光纤通讯技术发展中的一个突出特点。

2.2 光纤通讯技术发展前景展望

结合光纤通讯技术的发展现状与特点，光纤通讯技术的发展前景主要倾向于四个方面。首先是新一代光纤的发展研究，其中所说的新一代光纤包括全波光纤与非零色散光纤。其次，光纤通讯传输中超高速系统的研究设计。传统的光纤通讯与发展中，始终是按照电的时分复用方式进行发展变化的，而随着光纤通讯传输技术的发展与市场需求变化，为了满足下一阶段的光纤通讯传输技术需求，光纤通讯技术的研究发展中会逐渐倾向于按照光的时分复用方式进行通讯研究与发展。再次，光纤通讯技术的研究发展还会朝着超大容量的WDM系统以及全光网络的研究发展与应用上靠近。这也光纤通讯技术发展下，社会需求的推动与满足体现。

总之，光纤通讯技术作为一种新的通讯技术与手段，在实际应用中具有较为突出的特征优势，进行光纤通讯技术及其发展的分析，有利于促进光纤通讯技术的研究发展，促进光纤通讯技术在实际中的推广应用，具有积极作用和价值。

[参考文献]

[1]杨尚峰.光纤通讯技术的发展及在黑龙江省的应用历程[J].才智.2012(17).

[2]黄连生，傅鹏，王林森，王祥学.光纤通讯技术在晶闸管触发系统中的应用[J].电力电子技术.2011(11).

[3]张允刚.基于现代技术角度下对光纤通讯传输技术的研究[J].科技致富向导.2013(10).

[4]冯毅，林榕，冯岩，宋桂奇.利用数字通道传输自动化信息的方案研究[J].电力系统保护与控制.2010(12).

[5]王庆铸，连纪文，张泉泓，陈建平.FEC在电力DWDM+EDFA光纤通信系统中的应用研究[J].光电子激光.2012(1).

无线通讯技术应用论文范文第4篇

摘 要：无线传感网络技术是具有交叉学科性质的高科技技术，可以被广泛的应用在医疗卫生、国防军事、交通管理、灾害预测、桥梁检测、制造业、环境科学、城市信息化建设等领域。结合现代农业实际要求，将无线传感网络与现代农业结合，提出了基于无线传感网络的智能监控系统方案，用基ZigBee协议的CC2530芯片作为传感器节点和网关/汇聚节点，进行参数的采集、传输、汇聚和融合，结合数据库技术和专家决策系统，以实现农业生产的自动化和精细化。

关键词：智能农业；监控系统；无线传感网络

一、背景分析

传统的农业需要花费大量的劳动力进入到田间地头劳作，浇水施肥，耕地等等。不能更合理化的利用有限的资源创造更大的财富，很多时候反而浪费了资源。智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等一系列环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户的需求，随时进行处理，为农业综合生态信息的自动监测、对环境进行自动控制和智能化的管理提供了科学依据。方便人们对农田里的作物进行科学化管理，在第一时间了解它们的需求，极大的提高了资源利用率。传感技术为传统农业带来了革新与飞跃发展，成为了未来新型农业发展的必然趋势。

二、智能农业监控平台功能需求

为了方便管理人员对传感器传输过来的数据进行实时的监控，分析。具体功能：

（1）实现对农田里温度、湿度、光照、主要生长营养素等的数据采集。

（2）实现对传感器传来的数据进行实时采集、监测、查看。

（3）对超过设定阀值的异常数据进行报警，并能将数据发送到手机，方便远程管理。

（4）对所有采集的数据进行存储，生成曲线图，方便管理和分析。

（5）可以随意调用查看历史数据，并进行分析，根据分析结果实现自动灌溉。

三、无线网络的组成及其实现的核心技术

传感器网络系统通常包括传感器节点、网关/汇聚节点Router和管理节点。

（一）网关节点。负责对各节点传感器数据的采集、处理以及和外网通信，作为数据采集的传感器节点响应相应的网关请求，搜集周围信息，如温度、湿度，光照等；同时还要兼具有路由功能，依据一定的路由协议直接或者通过作为多跳中转的节点中传输到sink节点，再借助临时建立的sink链路把整个区域内所监控的数据传输到远程中心。

（二）传感器节点。采集的监测数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输的过程中监测数据被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网到达管理节点。传感器节点之间通信采用的是基于Zigbee技术的CC2530芯片实现。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的一种短距离的无线通信技术，具有低功耗、低速率、低成本、低复杂度等一系列特点。Zigbee遵循开放系统互连参考模型，协议栈包括物理层、媒质访问控制层、网络层和应用层，支持自组织网络技术。CC2530是TI公司生产的一款基于具有SOC，支持IEEE802.15.4、ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE标准，具有较高的无线接收灵敏度以及抗干扰性能，其传输的距离大于75m，最高传输速率可达250Kbps。

（三）管理节点。用于动态的管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。

（四）监控系统软件。采用模块化设计，VC++6.0软件编写，采用数据库方式实现数据存储以及读取，并相应的对参数进行控制。系统可分为登陆模块、通信模块、数据显示模块、数据库修改及管理及查询模块、专家决策系统和控制模块（主要用于控制自动灌溉等技术的实现）。

四、参数设置

农业中检测的参数主要有土壤温度、土壤湿度、光照度、CO2、土壤水分、土壤养分以及各种被控对象的开关量等。不同情况下不同，具体如下所示：

（一）温、湿度节点：用于温、湿度监测，温度传感器选用DS18B20，测温范围为-55℃～+125℃，分辨力最高达±0.0625℃，精度±0.5℃，响应时间<1s。湿度传感器的选择频率输出湿度模块HF3226（用湿敏电容HS1101制造），宽量程：10～95%RH，体积小，性能稳定，工作温度范围–40～80℃，精度±5%RH，比例线性的频率输出。

（二）光照度、CO2节点：传感器采用PD-LL，精度：±2%，测量范围0-20000lux。CO2传感器选择TGS4160（固态电化学型气体敏感元件），测量范围：0～5000ppm；加热器电流：250mA；加热器电压：5.0±0.2VDC；加热器功耗：1.25W；温度：-10～+50℃。

（三）土壤温度、养分、水分节点：土壤水分传感器选择AQUA-TEL，测量各种土壤的单位体积含水量，测量范围：0-100%，误差<3%，重复性误差<1%；土壤养分测定包括土壤有机质、pH值、氮、磷、钾pH值以及交换性钙、镁的检测，可采用离子、生物传感器。

五、结束语

无线传感器网络技术融合了传感器技术、计算机技术和网络通信技术。各传感器分工合作，自主组网，网络拓扑动态变化。具有随机部署、分布式结构、自组织、智能型、成本低、环境适应性强等等特点。将无线传感网络技术应用于农业经过近几年的研究已经接近成熟，并且将在以后的飞速发展下为世界带来更多好处。如果对传感器节点加以修改，按照自己的需求重新配置，可将其应用于更多方面，如环境监测、医疗事业、工业自动化等领域。

参考文献：

[1]李慧，刘毅.温室控制技术的发展方向[J].林业机械与木工设备，2004（05）：78-80.

[2]陆志平，秦会斌，王春芳.基于多传感器数据融合的智能火災预警系统[J].杭州电子科技大学学报，2006（05）：123-125.

[3]于海斌，曾鹏.智能无线传感器网络系统[M].北京：科学出版社.2006.

[4]ZigBee Alliance.ZigBee specification[Z].ZigBee Alliance，2006.

无线通讯技术应用论文范文第5篇

【关键词】 无线网络 无线通信 有线通信 结合

引言：

近年来，我国经济实力的发展不断增强，科学及其重要性也得到了显着发展，最重要的是促进通信技术。通信技术已经从世界上最常见的通信中演变而来。当今使用的无线网络的结构由无线通信和无线通信的组合组成。无线网络通信技术的发展也是我国迈出的新一步。本文主要分析将无线和电缆连接结合到无线网络中的途径和重要性。

一、无线通信与有线通信结合的意义

目前，无线技术正在不断发展，但无法使用线通信代替。无线通信对人们产生积极的影响，并在日常生活中得到越来越多的使用，但是我们不能忽视它带来的影响。因此，在有关部门必须采取有效措施解决这一问题。必须使用有效的方法来控制这种威胁，及时响应当前的问题并防止其受到人们的伤害。因此，要有效地普及您的无线网络，您不仅可以以任何所需的方式使用无线通信，而且还可以充分利用每种通信的有效性，提高的价值[1]。

二、有线通信

2.1有线通信的介绍

有线通信是指将大众媒体用作一种信息传输方式。在诸如有线通信电缆或金属导体之类的职业生涯中，他们可以使用光电信号有效地相互传递信息。然而，从信息的远程传输的便利性的角度来看，在有形媒体具有有线通信的主要缺点，因为，当然，使用有线通信来传输信息是可靠的。但是，由于有线通信取决于物理资源，因此此功能使有线通信更稳定，对外部环境的变化不容易受到影响并且更加安全，在短距离有很大的优势。

2.2有线通信应用的现状

有线通信可确保数据传输速度和准确性，因此对有线无线通信的快速发展几乎没有影响，并且有线通信仍在社会中广泛使用。从远古时代到现在，人们一直依靠有线通信来传输信息，并且他们正在寻找更通用的应用程序。他们现在更加依靠经济的持续增长来不断提高有线通信的质量。此外，它可以使用有线通信创建数据网络，及早发现潜在的安全隐患，并防止有线通信系统中的错误并消除根本原因，从而实时监视和控制传输的数据[2]。

三、无线通信的定义和发展现状

3.1无线通信的定义以及它的特点

信息以电磁波的形式传输。此过程称为无线通信。在交流信息时，最重要的是它不需要资金。无线通信中使用了许多类型的电磁波，但总的来说，微波是最重要的。无线通信在日常生活中非常普遍。不用管理的超市场、不用控制的驾驶、物联网、智能家居等。越来越多的人开始使用无线网络。无线通信对人们的日常生活和工作产生巨大影响。与有线通信相比，有线通信在某些地区不可用，而有线通信则限于电缆，电线杆和光通道的传输路径。无线通信在发送信息的过程中更加独立。但是，就可靠性而言，无线和电缆是独一无二的。当在无线通信中进行长距离传输时，有必要通过在沿途中间建立中继站来提高信息传输的准确性并增加传输范围。

3.2无线通信的发展现状

近年来，无线技术发展迅速，有许多类型的无线技术。最常见的LAN技术是CDMA和GSM。当前，世界上使用最广泛的通信技术是第四代移动通信技术4G。 5G正在北京、雄安、天津、福州、重庆、成都、南昌、南宁、深圳、兰州和郑州等12个主要城市中建设。另一方面，第五代技术将于2020年之前推出。与局域网技术一样，Wi-Fi技术是人们日常生活中使用最广泛的技术之一。附近有局域网，蓝牙和其他技术，在某些情况下可以有效地再现这种效果。比如5G移动带宽的改进、低延迟、高可靠性和良好的通信范围之类的技术是室内定位，资费、智能电表、智能家居等技术，这是三个最重要的应用。视频+娱乐、医学、人工智能、交通、教育、工业等。它已在九个主要平台上提供了高效率，低延迟和高度可靠的服务[3]。

四、无线网络中无线通信和有线通信的结合

4.1合理调整网络系统

1.设计过程。为了实现无线和无线通信与无线网络的有效结合，必须正确实施网络系统以适应新的通信环境。基本上，您需要在网络结构中创建一个节点，然后选择适合您需要的连接类型，以便无线网络可以提供该网络。例如，某个区域中的无线网络的距离为8 km，并且所选位置的通信设备仅接收4 km以内的信号，因此可以进行无线连接。需要无线覆盖范围时，无法正常运行。通过调整速度，它可以提供有线和无线通信的输出。

2.状态检测。构建网络系统后，需要通过测试网络系统的性能来进一步提高稳定性。需要对网络系统的运行状态提高检测，其中包括距离和连接的质量。如果实际状态符合项目计划，则应及时进行纠正，以使系统状态保持安全稳定。

4.2接入点与网关连接

无线网络和网关访问点之间存在无线连接，但是许多无线网络使用有线连接方式在它们之间建立连接。大型网络应用程序的需求通常由大量的小型网络形成，接入点分为大型网络，因此，作为小型网络一部分的无线现场设备已连接在一起，以便节点可以“跳到”它们。为了通过网关与主机进行通信，这样，提高了在线通信的速度，并保證了在线通信的安全性。例如，美国的一家过程控制公司使用无线网络上的分组方法将智能无线输入一分为二。一套用于获取WIOC，另一套用于远程连接，两个I / O接口控件系统使用有线LAN连接，而远程连接使用无线连接。两半通过电线连接，最大传输距离可达200米。这是一个高度专业化的无线网络，结合了无线电缆和通信电缆。

4.3有效防止信号干扰

根据以上数据，在短距离传输期间，有线通信可以表现出更快的切换速度和更高的准确度。无线通信既方便又便宜。通过有效的结合，通过有效整合可减少对无线Internet信号的干扰情况，保障即使在强烈的信号干扰和恶劣环境下，也可以确保无线网络系统保持稳定的运行。另外，当网络环境需要高速信息传输时，可以专注于有线通信，而当信号干扰较弱时，很难充分利用无线通信并连接安全的无线网络结构。进而保证无线网络不会干扰信号，并且不会发生较大的变化。同时，受这些时代变化影响的人们可能我们必须尽力为无线网络和电信的全面发展找到一条合适的道路，而又不损害无线网络在无线网络中的作用。最后，无线通信比无线通信具有更多的优势，从而从各个方面提高了通信技术的水平。

4.4状态检测后进行调整

为了使系统安全稳定，在完全安装无线网络系统后，有必要仔细分析系统性能。我们在施工现场进行信号测试，这减少了电缆(通信电缆)的作用，因此必须做所有事情以找到合适的方法来进行无线网络中无线网络的一般开发。有线和无线通信的好处每天晚上都体现出来，使用技术改善一切交流。比如 5G网络对带宽的高要求，扩大传输的问题变得越来越普遍，您也可以为设备更新或开发新系统，以了解路由选择。

4.5保持信息传输稳定性

在无线网络中，无线和有线通信的结合可以部分维护信息传输的稳定性。例如，在我国使用的无线视频中，无线视频消除了有线障碍，因为它嚴重依赖于随时随地移动终端设备的摄像头的能力。实际的应用过程基于无线技术，这可能会减慢视频传输速度并降低稳定性。因此，为了证明互连系统的好处，有必要使用标准的电缆通信技术来实现稳定的视频传输并确保数据传输的准确性。例如，我国工业生产的视频监视通常用于监视制造业的环境，以提高日常管理水平。为了提高控制水平并注意监视，有必要引入电缆技术。与您的相机一起使用，并长距离使用。有远距离监控时利用无线通信的使用可以确保数据和信息的准确传输，同时实现科学结合。

4.6补充通信系统不足

无线技术为我们的社会带来了更大的便捷，包括支付方式，随着无线技术的不断发展，我们面临着许多挑战。例如，在无线通信中，仅使用电磁波传输信息时，会导致电磁波和辐射，人们有患疾病的危险。因此，需要深入研究无线网络中的通信技术并开发通信技术以防止其对人体的影响。另外，有必要集中精力于与无线技术有关的知识，以便跟踪受众趋势并且不干扰互联网系统的正常运行。有线通信可以将无线网络和无线网络合并为一个结合的网络系统。可以实现通信技术的系统朝着规范化的方向发展。

4.7视频信号连接

无线视频传输的优点在于，摄像头不受布线限制，因为它可用于从最后一台摄像头进行传输。在项目开始时，无线视频传输的好处就显而易见了。但是，不建议通过使用无线传输搜索无线转向网络来启动新项目。因此，视频数据的比特率降低，这影响了视频信号的清晰度。因此，在收到的某些视频中，您需要使用接线方法。这样可以确保稳定的视频传输和无线枢纽网络的可靠运行。例如，如果家庭企业正在构建无线网络系统，则该网络包括一组过程参数和视频监视。其中，相应的数据通过设备收集的电缆传输，但是摄像机可以远程访问通信电缆，并且远程通信为无线通信。

第三部分是通过使用无线钥匙模块通过无线技术连接XYR400E来连接模块的想法。第三方可以通过485电缆将RS-232模块连接到RS-XYR400E无线交换机。这主要包括三分之一的设备，例如相机、扫描仪、分析仪、编程器、计算机和工作流程。通过连接电缆，您可以使用专用于无线节点的多功能无线模块与其他公司通信。可以通过第三方设备系统将设备数据输入到电源管理系统中。所以，无线模块是由内部公司独立开发的，用于创建WIA-PA无线网络。它是专为RS485现场总线设计的无线互联网解决方案，可以实现现场总线与无线通信之间的透明通信。 PLC现场总线实现了从有线无线传输模块的连接点到多个点的PLC数据传输，大大提高了PLC的控制效果。

五、结束语

沟通技术在社交生活和日常生活的发展中起着重要作用。社交媒体技术的不断发展，可以满足社会的需求。有线通信和无线通信作为两种不同类别的通信，有线和无线连接，但是它们都是通信系统的一部分。一般原则是相同的，但是每个都有各自的优点和缺点。它们相互补充，促进发展社会的通信技术。当然，我们将在当地社区促进通信技术的发展。当然，现有技术在新技术开发过程中可以有效地建立有线无线通信，以便具有足够技能进入新领域，这是通信工作者近几年的工作目标。

参 考 文 献

[1]李春鸣，胡荷放，谢佳.无线网络中无线通信和有线通信的结合[J].中国新通信，2020，22(10)：37-38.

[2]王远军，丁加军.无线网络中无线通信和有线通信的结合[J].中国新通信，2020，22(04)：25.

[3]刘海涛，李靖，郭宏，陈刚.无线网络中无线通信和有线通信的整合探讨[J].中国新通信，2020，22(04)：37.

无线通讯技术应用论文范文第6篇

摘  要：视频AI行为分析预警系统是基于计算机视觉技术发展的新兴视频分析技术，其中AI行为分析是该系统的核心技术，通过AI神经网络深度学习算法将人体骨骼关键点进行深度解析，从而获得人体活动规则，实现系统对人体行为特征进行分析，识别，主动预警。视频AI行为分析技术将传统视频从“会看”“会听”升级到“会思考”，AI视频行为分析将逐渐代替人眼并具备远超于人眼分析能力的预警系统，往智能识别，主动预警，有效处置的方向发展。

关键词：AI;人工智能;校园安全;行为分析

0  引  言

事实上经过近30年的发展，国内传统视频监控设备趋于饱和，而视频监控的后处理技术的需求存在巨大市场空间[1]。作者于2003年—2008年在华为技术有限公司从事无线终端产品研发试制工作，进入华安泰智能科技有限公司一直负责产品研发工作，经过大量市场一线的调研和实地需求测试工作中瞄准视频分析处理技术这一方向[2]，基于本单位实际项目对AI智能分析应用进行论述。

1  視频分析技术发展三阶段

1.1  第一阶段：移动侦测技术

以移动侦测技术为视频分析关键技术，主要技术方案是通过视频画面中的码流变化程度来实现的[3]，还不具备真正的“行为”分析能力，人的移动和物体的移动、甚至风吹草动都会触发移动侦测报警，准确率不高，如图1所示。

1.2  第二阶段：图片识别的传统人工智能视频分析技术

2012年前后，随着人脸识别、人形识别、物体识别、视频结构化等图片识别的传统人工智能视频分析技术的兴起，基于视觉深度学习算法，对视频图像的结构化处理，解析出视频场景中的人形，再结合、目标检测、目标跟踪、移动侦测等技术，分析出视频中的异常，识别准确率相对提高[4]。这也是目前市场上主要的视频分析产品应用技术，如图2所示。

但随着大型安防项目的开展，动辄成百上千路的视频监控应用对传统人工智能视频分析技术带来了极大的挑战，识别效率、准确率跟不上，同时，由于过度依赖于视频分析，当视频场景中出现光线变化、风吹草动或非人体行为的变化，会频繁产生误报，反而加大监看工作人员工作量。

1.3  第三阶段：视频AI行为分析技术

近两年，基于AI神经网络深度学习算法的人体行为分析技术逐渐发展起来。AI人体行为分析技术是视频AI行为分析预警系统的核心技术，通过AI视觉算法深度解析人体骨骼关键点，将人体结构与周围环境进行区分，并学习人体的运动属性（求救、打架、跌倒、攀爬、瞌睡、闯入、离岗等），结合时间属性、人数、动作及区域等维度，将行为识别范畴扩展至安防领域所需要识别的人体异常行为，如聚集、独处、人员热力、滞留、徘徊、缺岗等，进行准确检测及高效预警，如图3所示，识别率高，误报率低，应用前景明朗。

2  AI行为分析预警系统在校园安全防护应用中的应用优势

AI行为分析预警系统在校园安全防护应用中的优势主要有：

（1）不依赖于视频场景，有效避免误报。AI行为分析预警系统采用人体独有的骨骼架构、骨骼运动模式检测方法，结合时间属性及统计技术，使AI行为分析预警系统在识别监控画面、排除干扰方面具有独特优势，对比传统的利用移动侦测技术、图像比对技术、区域划线技术等视频分析系统，AI行为分析预警系统准确率达到95%左右，可以有效避免误报，提高识别的准确率。校园安保人员配备数量有限，校园安保现状不容乐观[5]，较高的行为分析准确率能有效防范校园安全事故的发生，及时处置各种安全风险。同时，较低的误报率也能有效降低校园安保人员的工作强度，提高工作效率。

（2）GPU运算，识别效率高。AI行为分析预警系统基于GPU算力分析架构，图像处理能力、并发效率比CPU更高[6]，发生异常事件3秒内即完成检测及实时告警。国产化适配后的单台分析服务器性能最大可接入近1 000路视频图像进行同时分析，对比市场上分析16路、32路、64路CPU架构传统视频分析服务器，从应用性和经济性来讲，大大提高了系统的管理效率和经济效益。目前中小学视频监控点位主要部署在校园周界、室内外公共活动场所，楼顶、教室等区域，数量众多，传统的CPU分析方式效率低下，分析结果往往会存在5～10秒的延时，无法满足校园报警处理及时性要求。AI行为分析预警系统通过GPU方式进行分析，充分利用GPU的视频解码能力，大大提升了并发处理效率，有效确保各类报警在3秒内上报给校园安保人员，老师及领导、同时无惧多个视频点位同时触发报警。

（3）独立取流，同时分析多种行为。AI行为分析预警系统具备独立取流分析的功能，可以实现同时分析多种行为。该系统通过从摄像机或者视频平台取流分析，当同一路视频流（摄像机）出现多种异常行为时，客户端界面迅速弹出报警信息，以一分屏、四分屏、九分屏等形式播放告警位置的实时视频，同时进行语音播报提醒，可以有效避免漏报、报警延时等情况。而传统是行为分析系统每一种行为分析均需要拉取一遍视频流，给视频源增加负担的同时，也会消耗数倍的行为分析服务器硬件资源，增加建设成本，华安泰AI行为分析预警系统在实现多种行为分析功能的基础上，还能够大大减少服务器成本。

（4）后台操作简单。在实际应用方面，AI行为分析预警系统客户端后台操作简单，值班人员通过基本的计算机培训即可进行设置，无须专业技术人员进行部署。比如，添加摄像机，通过后台选择摄像机品牌、码流及事件设置等。区域的部署仅需选择对应有效区域进行区域调整，如图4事件区域设置所示，必要时添加无效区域，并设置触发时间及检测时间段。

（5）系统扩展性强。由于AI行为分析技术基于人体骨骼关键点算法及运动轨迹算法等行为识别算法开发，同时支持人脸识别算法、物体识别等模块，在行为识别的同时，实现人员人脸检测比对及不明物品检测、非法传递等分析预警。

（6）系统兼容性强。AI行为分析预警系统前端可兼容任何第三方品牌的摄像机接入系统进行分析，后端可直接对接任何品牌的安防平台或门户平台。完美兼容前后端，无须改变任何架构或者更换任何设备均可达到使用条件。校园安防建设情况不一，同一个校园的视频监控系统也存在不同厂家，不同类型的情况，只有完美兼容第三方品牌的摄像机，才能真正筑牢校园行为分析安全防范网。

（7）多系统联动功能。AI行为分析预警系统可以实现与第三方平台系统对接：消防系统、门禁系统、广播系统联动报警处置，并与安防综合管控平台、智慧信息巡更终端系统无缝对接。当摄像机检测到异常事件发生时，智慧信息巡更终端接收到前端摄像机报警同时显示详细信息，如：触发事件类型、时间、实时视频、报警源圈图（即：报警位置地图标注图），超过规定时间后逐级上报至分控中心安防综合管控平台客户端。如果分控中心客户端平台当在规定时间内未处理报警事件后，继而推送至指挥中心综合管控平台客户端，实现三层逐级报警与处警模式。

3  行为分析预警系统校园应用场景

近年来高校安全工作面临的风险和挑战日益凸显，各类新问题、新盲点层出不穷，扭转被动局面、增强安全工作主动性的必要手段就是提升校园安防智能化水平[7]，形成贯穿安全事件“事前—事中—事后”全生命周期体系，构建事前的全面预防、事中的快速响应和应急处置，以及事后的追溯总结等完整闭环，实现“大事不出、小事减少、管理有效、秩序良好”的平安校园目标。

随着全国智慧校园2.0要求，对校园内存在的安全行为预警、行为体征采集、异常点识别管理等应用为校园管理者提供有效管理手段，必将大大提高校园安全管理水平[8]。智慧校园的应用当中，AI智能分析预警系统实现了对校园周界、教学楼、宿舍楼、操场、食堂、公共活动区域、保安值班室等几乎全校园所有人员及异常物品的智能分析预警，如图5所示。

如在校园周界，部署入侵（闯入）、攀爬、双重警戒线等事件;在楼道走廊部署独处、徘徊、攀高等事件;在公共活动区域部署聚众、徘徊、打架、求救、倒地、逆行等事件;在考场部署物品传递等事件;在保安值班室、分控室、指挥中心等，可部署离岗、睡岗、缺岗事件等。

事前风险分析可对各类异常维度数据汇总、分析，有效展示出热点风险，如：高风险预警区域、高风险预警种类、高风险预警时段、整体预警趋势等，让管理者针对安全风险整改有的放矢。

事中预警提示可在事件发生时，采用多种方式进行预警提示，如：视频弹窗、语音提示、前端喊话提示等，让安保人员能够直接关注到预警情况，并进行及时的干预，如图6所示。

事后现场还原可在事件发生后，还原整个事件发生现场过程，如：现场抓图、事件发生时间点的前后15秒录像，如图7所示。

4  结  论

人工智能时代下的视频AI行为分析预警系统，从提高识别效率、降低误报率、解决大型安防项目需求出发，切入监控智能行为分析痛点，已进入到各行各业的安防应用清单中，尤其在校园生命安全防护领域发挥着不可估量的作用。通过视频行为分析、体态行为特征、运动和平时生理数据采集与学生心理评测数据结合，对学生身心健康进行长期跟踪，对异常行为及心理健康问题能及时预警和提前干预，帮助学生、家长和学校共同构建坚强的校园安全防护。

参考文献：

[1]王建中.浅析软件定义摄像机的应用与发展[J].中国安防，2020（8）：98-100.

[2]张文生.对人工智能现在和未来的思考[J].广西科学，2021，28（3）：209-214.

[3]曾令卉.智能视频监控系统中移动侦测算法的研究与实现[D].武汉：武汉邮电科学研究院，2012.

[4]周楠，陆卫忠，丁漪杰，等.基于深度学习的人体行为识别方法研究综述[J].工业控制计算机，2021，34（8）：116-117+119.

[5]何文，尹长源，刘海宏.湖南校园安全保卫工作现状研究[J].现代交际，2021（2）：44-47.

[6]何健，袁双，李芳，等.基于GPU+FPGA异构计算资源的目标信息智能處理技术[J].空天防御，2021，4（3）：10-16.

[7]张培荣.我国中小学校园安全问题研究[J].法制与社会，2019（25）：137-138.

[8]武永娇，黄宁.“教育信息化2.0”视域下智慧校园建设研究[J].数字技术与应用，2019，37（8）：51-52.

作者简介：岑兆祥（1979.10—）男，汉族，安徽滁州人，总经理兼研发中心总监，本科，主要研究方向：AI人工智能与物联网技术创新。