基于物聯(lián)網(wǎng)的機場驅(qū)鳥系統(tǒng)的研制

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 基于物聯(lián)網(wǎng)的機場驅(qū)鳥系統(tǒng)(xtng)的研制目錄(ml)摘要(zhiyo).IABSTRACT.II第一章 緒論(xln). 11.1 引言(ynyn). 11.2 課題的來源和意義 . 11.3 國內(nèi)外驅(qū)鳥和相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢 . 21.3.1 國內(nèi)外驅(qū)鳥的現(xiàn)狀以及問題 . 21.3.2 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢 . 31.4 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點 . 31.4.1 本文的主要研究內(nèi)容 . 41.4.2 本文的創(chuàng)新點 . 4第二章 智能化機場驅(qū)鳥系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù). 52.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2、. 52.1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述. 52.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與開展 . 52.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 . 52.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) . 62.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wnglu)技術(shù) . 72.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wnglu)概述 . 72.2.2 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)(wnglu). 82.2.3 短波(dunb)網(wǎng)絡(luò). 82.3 嵌入式系統(tǒng)(xtng). 92.3.1 嵌入式系統(tǒng)概述 . 92.3.2 嵌入式實時操作系統(tǒng) . 102.3.3 嵌入式微處理器介紹 .112.3.4 嵌入式系統(tǒng)開發(fā) . 122.4 調(diào)頻技術(shù). 13第三章 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計. 163.1 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的總體構(gòu)成

3、 . 163.1.1 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?. 173.1.2 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模塊介紹 . 183.1.3 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點改良設(shè)計 . 193.2 傳感器信息采集節(jié)點改良設(shè)計 . 213.2.1 傳感器信息采集節(jié)點 CPU 介紹 . 213.2.2 傳感器信息采集節(jié)點整體架構(gòu) . 223.2.3 硬件外圍電路設(shè)計 . 233.3 傳感器信息采集(cij)節(jié)點嵌入式軟件開發(fā) . 283.3.1 嵌入式開發(fā)環(huán)境(hunjng)的搭建 . 293.3.2 程序的開發(fā)(kif)編譯 . 31第四章 智能(zh nn)驅(qū)鳥機器人和智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮. 344.1 智能(zh nn)驅(qū)鳥機

4、器人總體構(gòu)成 . 344.2 智能驅(qū)鳥機器人的硬件設(shè)計 . 354.2.1 智能化驅(qū)鳥機器人電源電路設(shè)計 . 354.2.2 智能化驅(qū)鳥機器人通信下載電路設(shè)計 . 364.2.3 智能化驅(qū)鳥機器人液晶顯示驅(qū)動電路設(shè)計 . 374.2.4 智能化驅(qū)鳥機器人 SD 卡驅(qū)鳥聲音存儲電路設(shè)計 . 384.2.5 智能化驅(qū)鳥機器人音頻解碼放音電路設(shè)計 . 394.2.6 智能化驅(qū)鳥機器人報警檢測電路設(shè)計 . 404.3 智能驅(qū)鳥機器人的軟件設(shè)計 . 404.3.1 智能化驅(qū)鳥機器人控制板整體程序架構(gòu) . 414.3.2 智能化驅(qū)鳥機器人控制板通信解析程序 . 424.3.3 智能化驅(qū)鳥機器人控制板液晶驅(qū)

5、動程序 . 434.3.4 智能化驅(qū)鳥機器人控制板 SD 卡讀寫程序 . 444.4 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮. 454.4.1 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮整體架構(gòu) . 464.4.2 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮實現(xiàn) . 47第五章 總結(jié)(zngji)與展望. 485.1 本文(bnwn)所做的工作. 485.2 下一步(y b)要做的工作 . 48參考文獻. 50已發(fā)表(fbio)學(xué)術(shù)論文. 52專利(zhunl). 52參加科研工程工程. 52致謝. 53I基于物聯(lián)網(wǎng)的機場驅(qū)鳥系統(tǒng)的研制摘要隨著航空事業(yè)的快速開展，航空災(zāi)難帶來的危害和損失越來越引起人們的注意。航空災(zāi)難中很大的比例是在飛機起飛和降落的時候發(fā)生的，而在這種類型

6、的航空災(zāi)難中主要原因是由于鳥撞飛機造成的，為防止鳥撞飛機事故的發(fā)生，機場驅(qū)鳥成為航空業(yè)的一個重要任務(wù)，也成為一個世界性的難題。本文所研究的驅(qū)鳥系統(tǒng)解決了機場驅(qū)鳥工作的盲目性，實現(xiàn)了機場驅(qū)鳥的高效性、規(guī)范性，提高了機場驅(qū)鳥技術(shù)的自動化和智能化水平。本文首先對該工程濟南空軍后勤部機場驅(qū)鳥系統(tǒng)中的鳥情信息采集管理系統(tǒng)使用中出現(xiàn)的問題進行了分析，并提出了解決方案，主要針對解決以下問題：缺乏驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備，沒有做到有效解除鳥情，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏穩(wěn)定性，鳥情采集設(shè)備智能性缺乏，同時研制了聯(lián)動驅(qū)鳥機器人和誘導(dǎo)式調(diào)頻廣播聲驅(qū)炮。本文的主要工作有：1研制了驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備主要包括智能化驅(qū)鳥機器人和誘導(dǎo)式聯(lián)動聲驅(qū)炮。

7、驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備的驅(qū)鳥動作和機場鳥情直接相關(guān)，解決了機場驅(qū)鳥的盲目性。2對一期(y q)工程(gngchng)中的機場無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)中的中繼站、主站進行(jnxng)了改造設(shè)計，增加了報警和保護裝置，確保了無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)(zhungti)的在線監(jiān)管。3對鳥情采集設(shè)備(shbi)進行改造設(shè)計，增加操作系統(tǒng)對鳥情信息進行采集管理，更符合機場驅(qū)鳥工作的需求。4對機場無線網(wǎng)絡(luò)、鳥情采集設(shè)備、聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和搭建，確保了所有設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控管理和異常報警。綜上，該系統(tǒng)中的各個設(shè)備均通過長期穩(wěn)定測試，并到達了機場驅(qū)鳥工作的需要，通過鳥情采集設(shè)備和無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機場鳥情信息上傳到

8、效勞器監(jiān)管平臺，效勞器監(jiān)管平臺對鳥情信息解析處理后制定特定的驅(qū)鳥命令，通過無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將驅(qū)鳥命令下發(fā)到聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備，實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、有針對性的驅(qū)鳥。該系統(tǒng)已經(jīng)在空軍某部管轄的多個軍用機場安裝使用，在驅(qū)鳥工作中穩(wěn)定運行，起到了明顯作用，取得了良好的效果，該系統(tǒng)中的驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備得到了機場驅(qū)鳥工作人員的肯定和高度評價，同時得到了軍區(qū)領(lǐng)導(dǎo)的一致好評。關(guān)鍵詞：鳥撞；聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備；鳥情采集設(shè)備；調(diào)頻播送；中圖分類號：TN92IIDevelop of Intelligent Drive Away Birds for Airport System Based onInternet of ThingsABSTR

9、ACTWith the rapid development of the aviation industry, aviation disasters has ever sounded thealarm to mankind, and the damage and loss caused by aviation disaster is drawing peoplesattention more and more.A large proportion of aircraft occurred in taking off and landingtime,and this type of aviati

10、on disaster is mainly due to bird strike. To avoid bird strike, airportbird has become an important task of the aviation industry and worldwide problem.This paper studied the system solved the airport bird blindness work, achieved a highefficiency and normative of airport bird, improved the automati

11、on and intelligent level of theairport bird technology.This paper first analyses the problems existed in the system which wasused for the acquisition and management of the avian situation information,and then put forwardsolutions.The problems mainly were the inefficient of relieving birds cased by t

12、he lack of drivingbirds linkage equipment,and the instability of the wireless sensor network,and the weak utility ofbird collection equipment cased by the lack of intelligence.The main work of this paper is as follows:(1)We develop a bird linkage equipment including the intelligent bird driving robo

13、ts andintelligent bird induction drive linkage sound cannon. Linkage devices are directly related tosolve airport bird blindness.(2) The bird relay station and master have been transformed in the project. We increased thealarm and protection devices to insure the stability of the network, realized t

14、he network statusonline regulation.(3) Birds collection equipment has been transformed, increasing the operating system tomanage information collection for Birds to meet the demand better.(4)We develop the protocol for airport wireless network, birds collection equipment, linkagebird equipment to en

15、sure all equipments are in monitoring and management condition.In the summary, the various devices of the system have been tested by long-term stabilityand reached the airport bird need .By the bird collection devices and wireless network ,theairport bird information can be uploaded to the server mo

16、nitoring platform,and the servermonitoring platform can develop specific command after analyzing the bird information,andsend the command to the linkage equipment though the wireless network ,which can achieveefficient, accurate and targeted effect.The system has been installed in lots of military a

17、irport . The system operates stably in birdwork, plays a significant role and achieves good results.The bird linkage device gets high affirmand appraise of the bird staff in the airport, and receives the military leaderspraise.Key Words: bird impact ; Linkage bird equipment ; Birds collection equipm

18、ent; FM radioClassification: TN921第一章 緒論(xln)1.1 引言(ynyn)鳥撞是指高速運行在空中或者地面的飛機(fij)與空氣中的鳥類碰撞造成的事故。在撞擊的過程當(dāng)中，由于鳥類運動狀態(tài)的巨大改變超出了鳥類身體的承受程度，造成(zo chn)鳥類死亡，肢體分裂(fnli)，因此鳥撞更類似軟體碰撞1。鳥撞具有突發(fā)性和多變性的特點，由鳥撞造成的飛行事故不僅帶來經(jīng)濟損失，同時帶來更大的生命平安隱患，時刻威脅著乘客和空勤人員的人身平安，輕微鳥撞導(dǎo)致飛機部件損壞，嚴(yán)重鳥撞那么會引發(fā)機毀人亡2-4。鳥撞是威脅飛行平安的一個重要因素，也嚴(yán)重影響了空軍的飛行訓(xùn)練和航空業(yè)的

19、正常運營。大致統(tǒng)計結(jié)果顯示，從 20 世紀(jì) 60 年代以來，全球范圍內(nèi)鳥撞已導(dǎo)致 80 架民用航空飛機、250 架軍用戰(zhàn)斗機型損毀；在我國由于鳥撞原因造成的事故征候也已占事故征候總數(shù)的 1/3。鳥撞問題現(xiàn)今已經(jīng)被航空界確定為最為嚴(yán)重的“A類航空平安災(zāi)難5。隨著綠化質(zhì)量越來越高，機場以及周邊的環(huán)境成為適合鳥類棲息的場所，在堅持生態(tài)平衡的原那么下和不傷害鳥類的前提下防止鳥撞飛機事故的發(fā)生，在人與自然和諧相處的情況下將鳥類驅(qū)趕出特定區(qū)域，確保飛機的平安起飛和降落6-7。對于航空業(yè)而言，低空區(qū)域是鳥類經(jīng)?；顒拥膮^(qū)域，隨著飛機的速度越來越快，聲音越來越小，飛機在起飛和降落階段發(fā)生鳥撞的可能性大大增加，鳥

20、撞事故對航空業(yè)帶來了巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。世界各國相關(guān)行業(yè)的專家都在努力尋求一種有效的方法防止鳥撞飛機事故的發(fā)生，所以對機場區(qū)域的鳥情信息采集、長期的分析處理，對航空業(yè)的發(fā)展有著長遠(yuǎn)的意義，同時將驅(qū)鳥設(shè)備和機場的鳥情信息緊密聯(lián)系起來，實現(xiàn)了驅(qū)鳥工作的高效(o xio)準(zhǔn)確性，防止(fngzh)了驅(qū)鳥設(shè)備(shbi)盲目動作，降低了機場驅(qū)鳥設(shè)備長期單調(diào)重復(fù)(chngf)動作的可能性，應(yīng)對(yngdu)了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題。1.2 課題的來源和意義本課題來源于山東省科技開展工程，是山東師范大學(xué)和空軍某部的合作工程。本文所研究的基于物聯(lián)網(wǎng)的機場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)是根據(jù)軍方對機場驅(qū)鳥工作的長期

21、研究所提出的需求，經(jīng)過雙方長期對多個機場驅(qū)鳥工作和設(shè)備的長期考察和調(diào)研，對機場區(qū)域的鳥情隱患的調(diào)查，驅(qū)鳥現(xiàn)狀的探討和開展趨勢的探討，實現(xiàn)機場驅(qū)鳥工作的科學(xué)智能化，將計算機技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器等技術(shù)與機場驅(qū)鳥工作結(jié)合，提升機場驅(qū)鳥的自動化和智能化。本系統(tǒng)中的埋地式聲驅(qū)炮已經(jīng)申請創(chuàng)造專利并取得證書，智能驅(qū)鳥機器人也已經(jīng)申請創(chuàng)造專利，正在審批中。本課題所研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)對機場驅(qū)鳥工作的開展有著重大2的推動作用。過去機場鳥情信息的管理存在多個問題，鳥情信息通過手寫記錄的方式將機場區(qū)域的鳥情信息記錄下來，飛行結(jié)束后進行統(tǒng)一整理，存在著鳥情資料標(biāo)準(zhǔn)性差、實時性差等問題，采

22、用鳥情信息采集系統(tǒng)可以實時通過鳥情采集設(shè)備和無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將鳥情信息快速準(zhǔn)確采集并通過鳥情信息數(shù)據(jù)庫管理分析，在鳥情信息采集工作中大大節(jié)省了人力。機場舊的驅(qū)鳥設(shè)備破舊落后，驅(qū)鳥無效，本文所研究的聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備將驅(qū)鳥設(shè)備的動作和鳥情信息緊密聯(lián)系，根據(jù)鳥情信息制定有針對性的驅(qū)鳥命令，開啟特定的驅(qū)鳥設(shè)備，防止了驅(qū)鳥設(shè)備的盲目啟動，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的適應(yīng)性，改善了驅(qū)鳥設(shè)備的效果。該系統(tǒng)在多個軍用機場穩(wěn)定運行，大大改善了機場飛機起飛和降落環(huán)境，為航空平安做出了奉獻，該系統(tǒng)中的聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備受到了機場驅(qū)鳥工作人員的贊賞，大大節(jié)省了機場驅(qū)鳥人力和財力支出。1.3 國內(nèi)外驅(qū)鳥和相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢機場驅(qū)鳥是

23、機場飛行保障工作中的一項重要工作，國內(nèi)外各個機場的飛行保障人員中都配備了專業(yè)的驅(qū)鳥隊伍，為保障飛行平安，防止鳥撞飛機事故的發(fā)生，機場驅(qū)鳥隊員采用各種方法與鳥兒拉起了對抗戰(zhàn)，世界各國的專家都在借助(jizh)各種力量研究新的有效的驅(qū)鳥手段(shudun)。1.3.1 國內(nèi)外驅(qū)鳥的現(xiàn)狀以及(yj)問題為了(wi le)到達(dod)機場飛行的凈空標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外機場采用了各種方式驅(qū)鳥，目前各個機場已經(jīng)配備了一些比擬常見的根本驅(qū)鳥設(shè)施，這些設(shè)備主要以恐嚇的方式進行驅(qū)鳥，但是這些設(shè)備在起初安裝的時間內(nèi)對鳥類具有一定的驅(qū)趕效果，時間長了，鳥兒對這些設(shè)備具有一定的適應(yīng)性，設(shè)備失去了驅(qū)鳥價值。目前機場上常見的驅(qū)

24、鳥方法有：1視覺驅(qū)鳥8，良好的視覺使鳥類能夠及時發(fā)現(xiàn)天敵的存在，形象驅(qū)趕就是利用鳥類的這一特性。形象驅(qū)趕的經(jīng)典方法主要有豎立稻草人或在旗幟上畫上鳥類天敵的恐怖圖案，對鳥類起到視覺上的恐嚇驅(qū)趕，在氣球上繪制鷹眼、在飛機上畫圖案來驅(qū)趕鳥類，在機場上安裝彩帶、反光風(fēng)輪、閃光帶等，利用光線發(fā)射來對鳥類眼睛進行刺激性驅(qū)趕。2聽覺驅(qū)鳥，機場上現(xiàn)在一般配置的聲音驅(qū)鳥設(shè)備主要包括煤氣壓縮炮、音頻驅(qū)鳥器、驅(qū)鳥車等設(shè)備。煤氣炮驅(qū)鳥9，模仿槍支的實際聲光效果，在不殺害鳥類的前提下起到驅(qū)逐的作用；音頻驅(qū)鳥器主要是通過大功率功放機和低音號角播放鳥類天敵的聲音或者鳥類慘遭殺害的慘叫聲；驅(qū)鳥車屬于機場驅(qū)鳥工作的根本配置，驅(qū)

25、鳥車能夠選擇性播放多種鳥類害怕的聲音進行恐嚇性驅(qū)鳥，機場驅(qū)鳥人員通過敲打鑼鼓和燃放鞭炮的方式對鳥類進行聲音性驅(qū)鳥。3物理驅(qū)鳥，物理方法主要包括驅(qū)鳥刺、引導(dǎo)式驅(qū)鳥10和網(wǎng)捕獵殺等。鳥刺是在一個圓形底座上設(shè)置許多針體，導(dǎo)致鳥類無法停落在機場區(qū)域，防止了鳥害的產(chǎn)生。在適宜3的位置為鳥類“筑巢，安裝有一定容量的籃、盆，引導(dǎo)鳥類在固定的位置安家，變堵為疏。網(wǎng)捕和獵殺的方式長期進行具有明顯的效果，但是槍殺的方式破壞了生態(tài)平衡。4化學(xué)驅(qū)鳥11，化學(xué)驅(qū)鳥是指使用特殊的化學(xué)藥品，在機場上的重要區(qū)域(qy)進行噴灑，刺激驅(qū)趕鳥類。還可以(ky)在機場放置各種猛禽的糞便，鳥類聞到這種猛禽的特殊氣味會逃離機場(jch

26、ng)，在機場草坪區(qū)域噴灑農(nóng)藥，減少鳥類食物的數(shù)量，切斷(qi dun)食物鏈的方法來降低機場鳥類數(shù)量(shling)。5生態(tài)驅(qū)鳥，生態(tài)驅(qū)鳥主要是種綠引鳥，在不影響飛機航行的區(qū)域建立適合鳥類生活的環(huán)境，同時整治機場周圍的生態(tài)環(huán)境，減少鳥類的數(shù)量12，鳥類的生存離不開三個方面：水、食物、巢。水是生命之源，除了能滿足鳥類對水的生理需要外，還有微小生物，各種昆蟲和水生動植物是鳥賴以生存的根底，而這些小生物又是鳥的食物，所以有水的地方，鳥類的活動頻繁。除微小生物外，植物的果實也是鳥類的主要食物之一，植物果實多的地區(qū)鳥類活動就猖獗。因此必須去除機場周圍的水源，將跑道周圍的草控制在適當(dāng)?shù)母叨?，不讓其開花結(jié)

27、果。以上種種驅(qū)鳥方式中在剛使用的短時間內(nèi)都有明顯效果13，但是長時間下來鳥類的耐受性使這些驅(qū)鳥設(shè)備失去了效果。機場上的很多充氣氣球都被鳥類啄爛，甚至有鳥類在煤氣炮、音頻驅(qū)鳥器上拉屎，有和驅(qū)鳥人員挑釁的意味；化學(xué)驅(qū)鳥方式長期使用積累對環(huán)境產(chǎn)生了很大的破壞；網(wǎng)捕獵殺的方式具有明顯的效果，但是破壞了生態(tài)平衡，違背了驅(qū)鳥不傷鳥的原那么；生態(tài)驅(qū)鳥是一項長久的工作，無法短期內(nèi)有效的降低機場上的鳥類數(shù)量。1.3.2 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢國內(nèi)外現(xiàn)在使用的驅(qū)鳥方式雖然成熟穩(wěn)定，但是隨著使用時間的增加，這些驅(qū)鳥設(shè)備根本落伍，造成舊設(shè)備無法驅(qū)趕新鳥的局面。因此當(dāng)今的驅(qū)鳥工作成為全世界的難題，世界各國都在尋求一種有效

28、的驅(qū)鳥方式來保證機場飛行的平安，降低航空業(yè)的損失。目前國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢是尋求的驅(qū)鳥方法正在一步一步的和高科技結(jié)合，采用高科技的手段智能化驅(qū)鳥。美國正在研制雷達探鳥系統(tǒng)，變被動驅(qū)鳥為主動驅(qū)鳥。激光驅(qū)鳥、超聲波驅(qū)鳥也正在投往機場驅(qū)鳥工作中，將來這些(zhxi)高端的驅(qū)鳥設(shè)備將成為機場驅(qū)鳥工作的有效(yuxio)根底(gnd)設(shè)施。同時各國都在積極(jj)研究鳥情資料，對機場區(qū)域的鳥情資料進行長期的采集，采用人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等方法對鳥情信息(xnx)進行分析處理，從機場驅(qū)鳥變成鳥情隱患的預(yù)警，防止鳥撞事故的發(fā)生。1.4 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點通過對當(dāng)今國內(nèi)外機場驅(qū)鳥現(xiàn)狀資料的查閱和驅(qū)鳥工作

29、研究趨勢的分析，并且對國內(nèi)多個機場的驅(qū)鳥工作進行了長期的實地調(diào)研，總結(jié)了機場驅(qū)鳥工作的短處和需求。決定研制基于物聯(lián)網(wǎng)的機場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)來滿足機場驅(qū)鳥工作的需要，沿著國內(nèi)外機場驅(qū)鳥的4研究趨勢，借助計算機、嵌入式、電子通信、物聯(lián)網(wǎng)等高端新技術(shù)實現(xiàn)機場驅(qū)鳥的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。1.4.1 本文的主要研究內(nèi)容本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)采用 Zigbee 技術(shù)、短波技術(shù)在機場組建無線鳥情指令傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、GPS、調(diào)頻技術(shù)等研制鳥情采集設(shè)備和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)將鳥情采集設(shè)備、聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備和數(shù)據(jù)庫管理平臺結(jié)合起來，實現(xiàn)了機場鳥情信息和聯(lián)動驅(qū)鳥緊密聯(lián)系，提高了

30、驅(qū)鳥效果。本文所研究的主要內(nèi)容如下：1對一期工程鳥情信息采集系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)進行了改造設(shè)計，增加了溫度報警保護、中繼站、主站狀態(tài)檢測管理系統(tǒng)，提高了無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時監(jiān)管。2根據(jù)機場驅(qū)鳥工作人員對機場驅(qū)鳥工作的需要，對鳥情信息采集設(shè)備進行了升級研制，將嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)應(yīng)用到鳥情信息采集設(shè)備中，實現(xiàn)了對機場鳥情信息位置、種類、數(shù)量、圖像的準(zhǔn)確采集，同時能夠通過鳥情信息采集設(shè)備緊急控制聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備。升級后的鳥情信息采集設(shè)備更符合機場驅(qū)鳥工作的需要，運行更加穩(wěn)定，操作更加方便。3總結(jié)了機場上現(xiàn)有驅(qū)鳥設(shè)備的弊端，研制出了聯(lián)動驅(qū)鳥機器人，智能驅(qū)鳥機器人集成了播音模塊、電磁炮

31、模塊、轉(zhuǎn)動(zhun dng)裝置、擺臂裝置等，完成了智能驅(qū)鳥機器人的硬件設(shè)計和嵌入式軟件開發(fā)。根據(jù)機場的實際鳥情隱患(ynhun)信息啟動聯(lián)動智能驅(qū)鳥機器人，解決了機場以前(yqin)無鳥情設(shè)備動作，有鳥情設(shè)備不能及時動作的弊端。4根據(jù)(gnj)生物學(xué)鳥類專家的建議，研制出了埋地式機場誘導(dǎo)式聲驅(qū)炮，有效應(yīng)對了機場鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備(shbi)的耐受性問題?？紤]到機場對跑道周圍環(huán)境的高度要求，將聲驅(qū)炮每個單體裝置設(shè)計成隱藏式產(chǎn)品，在不工作狀態(tài)下隱藏到地面以下，防止影響飛機的起飛和降落。1.4.2 本文的創(chuàng)新點1采用無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機場鳥情信息和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備緊密聯(lián)系起來，過去舊的驅(qū)鳥設(shè)備單調(diào)重復(fù)動作，

32、應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題，同時驅(qū)鳥設(shè)備的在線管理可以實現(xiàn)驅(qū)鳥動作的多變性，實現(xiàn)了因地制宜、因時制宜。2制定加密協(xié)議將無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)、鳥情信息采集設(shè)備和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備在線管理，確保網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的正常工作，防止設(shè)備故障導(dǎo)致的鳥情隱患無法解除，導(dǎo)致鳥撞事故的發(fā)生。3國內(nèi)首次將計算機學(xué)、生物學(xué)、嵌入式開發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用到機場驅(qū)鳥工作中，實現(xiàn)了驅(qū)鳥設(shè)備的智能化，驅(qū)鳥工作正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化。5第二章 智能化機場驅(qū)鳥系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)的根底上開展起來的，將能夠查詢到的物理對象接入互聯(lián)網(wǎng)或者電信網(wǎng)絡(luò)中去，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將傳感器技術(shù)、各種先進算法相結(jié)合的新興技術(shù)。2.1.1 物

33、聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)14是新一代信息技術(shù)的重要組成局部。它有兩層意思，第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和根底仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)根底上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，將傳統(tǒng)的用戶延展到任何的物體上，實現(xiàn)物體和物體之間的信息交互。主要表達了平安性、規(guī)模性和流動性的特點。2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與開展1995 年比爾蓋茨首先提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念15。2021 年 1 月 IBM 提出(t ch)“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧(zhhu)地球的理念并做為振興經(jīng)濟的重要(zhngyo)戰(zhàn)略。2021 年 8 月國家總理(zngl)溫家寶“感知中國的講話(jing hu)對我國物聯(lián)網(wǎng)的開展起了巨大的推動作用，帶著物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和研究進入

34、一個新的高潮，截至 2022 年，發(fā)改委、工信部等商議了新一代信息技術(shù)研究，完善了一系列對新信息技術(shù)支持的新政策。2.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用隨著各項高新技術(shù)的快速開展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進入到各行各業(yè)中，廣泛應(yīng)用在第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)中，同時物聯(lián)網(wǎng)的開展也推動了許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速開展。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用類型主要分為四種類型，數(shù)據(jù)采集型、自動化控制型、日常生活型和定位跟蹤型16。1數(shù)據(jù)收集型數(shù)據(jù)收集，是利用特殊的裝置從系統(tǒng)的外部收集需要的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部的特定的接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。包括圖像、聲音的錄入工具。數(shù)據(jù)采集一般是為了獲得溫度、壓力等物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。2自動化控制型自動化控制主

35、要是應(yīng)用在控制設(shè)備，從制造業(yè)等體力勞動中將人類解放出來，應(yīng)用在生活工作的各個方面，自動化水平已經(jīng)成為衡量國防科技和工農(nóng)業(yè)的重要指標(biāo)。3日常生活型6物聯(lián)網(wǎng)的目的就是為了實現(xiàn)物體與物體間的信息交換與通訊，最終改善人類的生活方式，提高人們的生活質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)的生活型應(yīng)用主要表現(xiàn)在智能家居、客運物流、旅游、保險、資源再生與循環(huán)利用等方面。典型的例子有交通卡、智能家居、工業(yè)和樓宇自動化等。4定位跟蹤型基于物聯(lián)網(wǎng)的定位追蹤方式多種多樣，涉及到射頻技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 GPS 定位技術(shù)，目前常見的定位系統(tǒng)中短距離的定位系統(tǒng)采用的是射頻技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，中長距離的定位系統(tǒng)采用的是無線網(wǎng)絡(luò)和 GPS 結(jié)合的

36、定位系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的開展使得全球物物相連(xin lin)，定位跟蹤也就成為物聯(lián)網(wǎng)一個重要的應(yīng)用。2.1.4 物聯(lián)網(wǎng)(lin wn)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架由感知(gnzh)層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成17，物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架和人體結(jié)構(gòu)(jigu)原理一致，感知層主要相當(dāng)于人類的感覺器官，如林業(yè)灌溉(gungi)中的濕度檢測器，這些就類似于人的眼耳口鼻，負(fù)責(zé)接收外界訊息。網(wǎng)絡(luò)層類似于人的大腦，將接收到的信息整理加工并將處理方法發(fā)配給應(yīng)用層，它包括各種網(wǎng)絡(luò)或通訊平臺。最后的應(yīng)用層就是具體做出反響的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是直接與人類日常生活及工作相互接軌的，例如報警器，自動灌溉機等等，類似于人的手腳等等能夠發(fā)出實際行動

37、的器官。物聯(lián)網(wǎng)的具體工作步驟就是由感知層接收信息并傳遞給網(wǎng)絡(luò)層處理加工，最后由網(wǎng)絡(luò)層發(fā)出指令給應(yīng)用層進行實際處理。體系結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示：RFID圖 2-1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)72.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以感知世界上每一個物體，將每一個物體聯(lián)系起來。這就要求隨著物聯(lián)網(wǎng)開展的推進，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)必須開展到較高的階段，能夠跟上物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的腳步，才能更好的推進物聯(lián)網(wǎng)的開展，與此同時也鼓勵著無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)向更高的層次邁進。2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireles:senso:Netwoks)18-21是當(dāng)今備受關(guān)注的、多學(xué)科高度交叉、知識集成度較高的前

38、沿領(lǐng)域。它結(jié)合了傳感器、嵌入式、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子自動控制技術(shù)和信息處理技術(shù)等領(lǐng)域，能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集各種信息，通過無線方式傳送到用戶終端，從而實現(xiàn)物理世界、計算世界和人類社會的互聯(lián)互通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將計算機信息與物理世界結(jié)合在一起，將改變自然世界的人與物體的交互模式22。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛， 現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在軍事、工業(yè)和生活中，主要在軍事(jnsh)國防、緊急和臨時(ln sh)場合23、大型設(shè)備(shbi)的監(jiān)控、衛(wèi)生保健等高科技含量的智能化產(chǎn)品。隨著對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的進一步研究，傳感器網(wǎng)絡(luò)將會逐漸深入(shnr)到人類生活(shnghu)的各個領(lǐng)域24。無線傳感器網(wǎng)

39、絡(luò)將無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)結(jié)合起來，使任何一個配置有傳感器的設(shè)備都可以接入到無線網(wǎng)絡(luò)中，通過無線網(wǎng)絡(luò)可以進行統(tǒng)一的信息采集和管理，從而推動了物聯(lián)網(wǎng)的開展，接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備不僅能夠采集帶有傳感器的物體的信息，同時也能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)控制帶有傳感器的設(shè)備。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點：1自組織在傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用過程中，傳感器節(jié)點經(jīng)常無法按照特定的設(shè)計進行安排，這就對傳感器節(jié)點提出了自組織的要求，自身必須具有需要的管理和配置能力才能滿足多跳轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)需求。2集成化電子技術(shù)的快速開展促進了傳感器節(jié)點的集成化快速開展，集成化的成品穩(wěn)定性和便攜性更能滿足用戶的需求，集成化的產(chǎn)品功耗、價格和體積都比傳統(tǒng)非集成化的產(chǎn)品優(yōu)越的

40、多。3動態(tài)可靠性傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點經(jīng)常進行自組網(wǎng)，信息經(jīng)過屢次跳傳，才能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿竭_的平臺，而且傳感器節(jié)點一般安置在環(huán)境比擬惡劣的地方，這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有穩(wěn)定性和可靠性，能夠維持網(wǎng)絡(luò)的正常運行。82.2.2 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多種多樣，比擬常見的無線網(wǎng)絡(luò)除了日常生活中接觸到的通信網(wǎng)絡(luò)，還有很多常用的傳感器網(wǎng)絡(luò)中的無線技術(shù)，如藍(lán)牙、WIFI、Zigbee 等，在此簡單介紹本文所研制的系統(tǒng)中用到的兩種無線通信技術(shù)，Zigbee 技術(shù)和短波通信。IEEE 802.15.4 協(xié)議涉及的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)三種類型25-26。星型網(wǎng)絡(luò)(wngl

41、u)是由一個 PAN 協(xié)調(diào)器節(jié)點(ji din)和其他的終端(End Device)節(jié)點(ji din)構(gòu)成。Mesh 拓?fù)湟话?ybn)是由假設(shè)(jish)干個 FFD 和 RFD 組成，其中 RFD 只能與其范圍內(nèi)的 FFD 進行通信，F(xiàn)FD之間可以進行完全對等的通信。其中，將發(fā)起創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)的 FFD 節(jié)點作為 PAN 協(xié)調(diào)點，其他的 FFD 節(jié)點作為 Router 路由節(jié)點，RFD 節(jié)點作為終端節(jié)點。通常把網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，定義為混合網(wǎng)。網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)之間由全功能設(shè)備連接，這個全功能設(shè)備在其子網(wǎng)內(nèi)可看做 PAN 協(xié)調(diào)器點，在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可看做是 Router路由節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)底層

42、設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，首先要將輸出傳輸?shù)狡渥罱穆酚晒?jié)點，然后根據(jù)路由表查找到的最優(yōu)路徑，到達目的節(jié)點。原來星型或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的 PAN 協(xié)調(diào)器節(jié)點就成為混合網(wǎng)絡(luò)的一個Router 節(jié)點?；旌暇W(wǎng)具備星型網(wǎng)絡(luò)和 Mesh 的性能，多應(yīng)用于覆蓋范圍較大的環(huán)境27-29。2.2.3 短波網(wǎng)絡(luò)短波通信又稱為高頻通信30，主要傳播途徑是通過天波，地波傳播僅應(yīng)用在近距離通信。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速開展，短波通信系統(tǒng)大幅度完善，在現(xiàn)階段凸顯出了重要價值和意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)和無線通訊的快速開展，短波的優(yōu)勢也越來越明顯，短波的開展方向主要朝著以下幾個方面：1短波自適應(yīng)通信技術(shù)31中最關(guān)鍵的是頻率自適應(yīng)，未來的短波自適應(yīng)的開展方

43、向是全面的，包含選頻、信道建立、傳輸、信道均衡和天線方面的自適應(yīng)。(2) 高速調(diào)制解調(diào)技術(shù)32，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的調(diào)制解調(diào)器分為串行和并行兩種，兩種機制中串行對均衡的要求較高，并行技術(shù)上較難穩(wěn)定實現(xiàn)。3抗干擾技術(shù)33，之前的很多短波跳頻電臺都屬于模擬跳頻電臺，一般短波跳頻電臺具有通話質(zhì)量差、通信距離短以及跳速效率低等缺陷。，并且大局部都是窄帶跳頻。所以，針對(zhndu)短波通信存在的問題，形成了短波通信的電子防御技術(shù)。4組網(wǎng)技術(shù)，數(shù)字化通信(tng xn)的快速開展(kizhn)導(dǎo)致(dozh)短波通信業(yè)務(wù)走進網(wǎng)絡(luò)化時代，短波通信網(wǎng)絡(luò)(wnglu)是在美軍標(biāo) MIL-STD-188-141B

44、 的根底上改良的網(wǎng)絡(luò)通信方式，對電臺的選頻和頻率復(fù)用都有進一步的改良。92.3 嵌入式系統(tǒng)隨著嵌入式開發(fā)的快速開展，51 系列的單片機在實際的工程開發(fā)出暴露出了越來越明顯的缺點，以 32 位 CPU 為平臺的 ARM 嵌入式開發(fā)逐漸成為嵌入式開發(fā)的主流。嵌入式系統(tǒng)是電子行業(yè)最熱的研究領(lǐng)域，嵌入式電子產(chǎn)品在市場上的比例和份額越來越大，幾乎所有的電子產(chǎn)品都沒有脫離嵌入式系統(tǒng)。ARMAdvanced RISC Machines處理器已經(jīng)成為主流應(yīng)用處理器和嵌入式系統(tǒng)的代表。當(dāng)前，基于 ARM 內(nèi)核的 32 位嵌入式處理器以功耗低、本錢低和功能強的優(yōu)勢成為手持設(shè)備、通信設(shè)備和多媒體消費產(chǎn)品的最佳選擇。

45、2.3.1 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)34被定義為以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為根底、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對功能需求、穩(wěn)定可靠性、本錢便攜、功耗要求嚴(yán)格的專用計算機系統(tǒng)。一個嵌入式系統(tǒng)就是根據(jù)特殊的需求定制開發(fā)的軟硬件的集合體，就是具有特殊功能的微型專用計算機系統(tǒng)。它包括了三個要素：嵌入、專用、計算機。嵌入式系統(tǒng)一般由四個主要局部組成，嵌入式系統(tǒng)的組成圖如圖 2-2 所示，圖 2-2 嵌入式系統(tǒng)組成1嵌入式硬件平臺嵌入式硬件平臺是以嵌入式處理器為中心，包括多種存儲器，通用和專用設(shè)備接口，同時要包含電源、時鐘等根本的模塊電路，嵌入式硬件平臺的開展趨勢是集成化增強，很10多外掛的外部設(shè)備和模

46、塊隨著嵌入式的快速開展已經(jīng)集成到微處理器的內(nèi)部，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時降低了產(chǎn)品的體積。2中間層中間層也稱為硬件(yn jin)抽象層或板級支持包BSP，介于硬件(yn jin)層和軟件層之間，將軟硬件別離(bil)開來的就是(jish)中間層。BSP 對軟件開發(fā)人員和硬件開發(fā)人員起到了橋梁作用(zuyng)，無需關(guān)心對方的詳細(xì)情況就可以獨立完成自己局部的開發(fā)。BSP 包括底層硬件的初始化和硬件設(shè)備的配置等功能。3系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層類似于日常使用電腦中安裝的操作系統(tǒng)，由多個根本的通用模塊組成，如RTOS、圖形、網(wǎng)絡(luò)等，該層是進一步開發(fā)應(yīng)用軟件的根底。4應(yīng)用軟件層應(yīng)用軟件層的主要目的

47、是控制被控對象，一般是由開發(fā)人員開發(fā)的應(yīng)用程序構(gòu)成，面向被控對象和用戶。隨著物聯(lián)網(wǎng)等高科技電子產(chǎn)品的快速開展，嵌入式系統(tǒng)的熱浪也越來越猛烈，嵌入式系統(tǒng)的開展趨勢也越來越明顯，嵌入式系統(tǒng)的未來向著小體積、低本錢、節(jié)能和網(wǎng)絡(luò)效勞的方向開展，同時更加注重顧客的操作體驗性。2.3.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)隨著嵌入式系統(tǒng)和微處理器的快速開展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域也開始廣泛化，在嵌入式開發(fā)中對嵌入式實時操作系統(tǒng)有了迫切的需求，嵌入式實時操作系統(tǒng)隨著嵌入式移動設(shè)備的快速流行有著突飛猛進的開展。嵌入式操作系統(tǒng)35的出現(xiàn)，大大提高嵌入式開發(fā)的效率，過去的嵌入式設(shè)計都是根據(jù)具體的應(yīng)用重新進行開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)加

48、速了軟件的可移植性，使開發(fā)方式更加科學(xué)合理。嵌入式實時操作系統(tǒng)就是在嵌入式的開發(fā)和應(yīng)用中支持實時性操作的系統(tǒng)，它的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：由面向操作者轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴布到y(tǒng)、實時性強、多任務(wù)處理、不同的典型外設(shè)驅(qū)動支持、高可靠性。應(yīng)用較為廣泛的實時操作系統(tǒng)有嵌入式 Linux、Windows CE、UC/OS-和 Android。Linux36是一個類似于 Unix 的操作系統(tǒng)，Linux 主要具有 3 大優(yōu)勢：(1)不同于 WnidowsNT、UNIX 等系統(tǒng)，它的源代碼是公開的。因而在遵循 GPL 的前提下，可隨意下載(xi zi)學(xué)習(xí)和使用；(2)Linux 實現(xiàn)了虛擬存儲管理，同時也支

49、持進程(jnchng)、多處理器、多文件系統(tǒng)，更接近現(xiàn)代操作系統(tǒng)(co zu x tn)；(3)Linux 操作系統(tǒng)(co zu x tn)和普通的試驗型操作系統(tǒng)大不相同，Linux 操作系統(tǒng)具有(jyu)較強的生命力。11Windows CE 是一個基于優(yōu)先級的多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，UC/OS II 是一個可以基于ROM 運行的、該操作系統(tǒng)本身是可裁剪的、搶占式實時多任務(wù)內(nèi)核，可移植性較強，適合于微處理器和控制器使用場合，是和很多商業(yè)操作系統(tǒng)性能不相上下的實時操作系統(tǒng)(RTOS)。2.3.3 嵌入式微處理器介紹嵌入式微處理器是由常見的通用計算機的 CPU 演化而來的，它雖然在功能上與標(biāo)準(zhǔn)化微

50、處理器根本相同。嵌入式微處理器主要分為以下幾種類型37：1嵌入式微處理器和嵌入式微控制器以通用的 CPU 為根底，為了大大減小系統(tǒng)尺寸和功耗，將微處理器安裝在專用電路板上，只保存與嵌入式應(yīng)用有關(guān)的功能。嵌入式微控制器也被稱為微控制器。一般以微處理器內(nèi)核為核心，集成 ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、定時/計數(shù)器、Watchdog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A 等各種必要功能和外設(shè)。2DSP數(shù)字信號處理器是一種特殊的 DSP 處理器，對體系結(jié)構(gòu)和指令的設(shè)計使其適合于 DSP 算法的實現(xiàn)，DSP 的指令執(zhí)行的速度快，編譯效率高。3嵌入式片上系統(tǒng)芯片(片上系統(tǒng))隨著 EDA 技術(shù)

51、的不斷開展及半導(dǎo)體工藝的迅速改進，可以將很復(fù)雜的系統(tǒng)集成到單個硅片上。這樣，除了特殊不能集成的局部，集成起來的嵌入式系統(tǒng)變得簡潔，體積功耗方面也有了較大的提高和改良。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，ARM 成為一種主流的微處理器38，ARMAdvanced RISCMachines既是一個公司的名字，也是對一類微處理器的通稱。標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)的 ARM 體系結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示：圖 2-3ARM 體系結(jié)構(gòu)框圖(kungt)ARM 處理器的結(jié)構(gòu)多種多樣(du zhn du yn)，一般分為 ARM7、ARM9、ARM11、Cortex-A、Cortex-R、12Cortex-M、SecurCore 微

52、處理器多種類型。ARM7 微處理器自上世紀(jì)末推出以來，成為(chngwi)用戶最歡送(hun sn)的 ARM 微處理器，同時也使得 ARM 的體系結(jié)構(gòu)占領(lǐng)了領(lǐng)導(dǎo)地位。2.3.4 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)嵌入式開發(fā)與普通應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)大不相同，普通應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)只需要考慮通過軟件實現(xiàn)功能。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是硬件和軟件綁定的開發(fā)，需要良好的開發(fā)模式和流程以及優(yōu)越的開發(fā)環(huán)境才能開發(fā)出性能優(yōu)秀的產(chǎn)品。嵌入式開發(fā)需要軟硬件綜合開發(fā)39，主要是因為：第一，一個嵌入式產(chǎn)品是軟硬件的結(jié)合體。第二，一個嵌入式產(chǎn)品，軟件固化在硬件中，軟件的開發(fā)是基于硬件平臺的開發(fā)，和通常計算機上的應(yīng)用系統(tǒng)的

53、開發(fā)大不相同。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程一般如圖 2-4 所示，該圖解釋了嵌入式開發(fā)過程中的軟硬件協(xié)同設(shè)計的流程。圖 2-4 嵌入式設(shè)計流程圖嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)除了按照嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)流程進行開發(fā)以外，還要選擇恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)環(huán)境，與微處理器匹配的開發(fā)環(huán)境可以提高嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率和質(zhì)量。在此簡單介紹兩種常見的 ARM 開發(fā)環(huán)境。MDK-ARM 開發(fā)工具：ARM 自從 2006 年收購了德國 Keil 公司后推出了 MDK-ARM 開發(fā)工具，MDK 吸收了世界上相關(guān)方面較為先進的技術(shù)。MDK 主要包含 uVision IDE 是一個集工程管理器、源代碼編輯器、調(diào)試器等于一體的集成開發(fā)環(huán)境，是一個基于 W

54、indows 操作系統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)平臺，uvision4 IDE 主要特征如下：1.功能強大的源代碼編輯器；2.可根據(jù)開發(fā)工具配置的設(shè)備數(shù)據(jù)庫；3.用于創(chuàng)立和維護工程的工程管理器；134.集匯編、編譯和鏈接過程于一體的編譯工具；5.用于設(shè)置(shzh)開發(fā)工具配置的對話框；6.真正(zhnzhng)集成高速 CPU 及片上外設(shè)模擬器的源碼級調(diào)試器；7.GDI 接口，該接口直接進行硬件(yn jin)的軟件調(diào)試和鏈接 ULINK2 仿真器；8.將應(yīng)用程序燒寫到 Flash ROM 中的 Flash；9.完善的開發(fā)工具手冊、設(shè)備數(shù)據(jù)手冊和用戶(yngh)向?qū)?。RealView 編譯(biny)

55、工具集RVCT是 ARM 公司提供的編譯工具鏈，包含編譯器armcc、匯編器armasm、鏈接器armLink和相關(guān)工具如庫管理器 armar、十六進制文件產(chǎn)生器 FormELF。RealView 實時庫的設(shè)計解決了 ARM 嵌入式系統(tǒng)中的實時和通信問題，很方便的使用到上述集中內(nèi)核處理器中。RealView 實時庫的優(yōu)點在于：1.多任務(wù)可以在單 CPU 上管理幾個工作或任務(wù)；2.實時控制可以控制任務(wù)在既定時間內(nèi)完成；3.任務(wù)間通信可以實現(xiàn)系統(tǒng)中的任務(wù)間通信；4.Internet 連接以太網(wǎng)或串口；5.嵌入式 Web 效勞器包括 CGI 腳本；6.E-mail 公告通過 SMTP。ADS 開發(fā)平

56、臺：ARM ADS 也是 ARM 公司的集成開發(fā)工具，ADS 開發(fā)平臺包括 ARM 實時庫、命令行開發(fā)、GUI 開發(fā)、支持軟件和實際使用程序?；谝陨喜考?，開發(fā)人員可以進行 ARM 的嵌入式程序編寫和調(diào)試。CodeWarrior for ARM 是一套集編輯、編譯、連接于一體的集成開發(fā)工具，它充分發(fā)揮了 ARM RISC 的優(yōu)勢，這種工具是基于 ARM 精簡指令的處理器開發(fā)設(shè)計的，優(yōu)點是節(jié)省了在操作工具上的時間，開發(fā)人員能夠更好的專心編寫代碼。CodeWarrior IDE 為用戶提供了以下功能：1源代碼編輯器和源代碼瀏覽器。2查找和替換功能，用戶可以在多個文件中，利用字符串通配符，進行字符串

57、的搜索和替換。3文件比擬功能，用戶可以比擬不同文本文件的內(nèi)容。2.4 調(diào)頻技術(shù)調(diào)頻播送40-43通過高頻振蕩頻率的變化來傳輸信號，載波和音頻信號的變化也相關(guān)，調(diào)頻播送傳輸信號采用超短波波段，抗干擾性較強，信號更加逼真。調(diào)頻播送的特點:(1)抗干擾力強14(2)信號(xnho)穩(wěn)定(3)調(diào)頻電臺的頻帶(pndi)寬調(diào)頻(dio pn)播送(b sn)的開展(kizhn)方向是數(shù)字化，優(yōu)點是:(1)節(jié)省頻譜和功率(2)聲音質(zhì)量悅耳(3)播送技術(shù)開展多樣化(4)播送技術(shù)所采用的設(shè)備變得精巧調(diào)頻播送系統(tǒng)主要由調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)和調(diào)頻接收系統(tǒng)兩局部組成，調(diào)頻發(fā)射機44由調(diào)頻鼓勵器、功率放大模塊、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、

58、冷卻監(jiān)控系統(tǒng)組成。調(diào)頻播送發(fā)射機的結(jié)構(gòu)如圖2-5 所示。圖 2-5 調(diào)頻播送發(fā)射機結(jié)構(gòu)圖(1調(diào)頻鼓勵器調(diào)頻鼓勵器是將音頻信號和其它信號處理后合成，然后通過調(diào)制將基帶信號調(diào)制到VFH 波段的載波，然后通過功率放大器送出。(2功率放大單元播送發(fā)射機功放單元由前級功放和末級功放兩局部組成。前級對信號進行處理和加強后再傳輸?shù)胶蠹夁M行二次放大。(3冷卻系統(tǒng)發(fā)射機的冷卻局部一般包括風(fēng)冷和水冷兩種方法，水冷設(shè)備使用起來方便性不好，一般的設(shè)備都選用強力風(fēng)機進行風(fēng)冷，對高溫部件進行散熱處理，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。(4電源系統(tǒng)播送發(fā)射機電源一般為分組交流電，經(jīng)過分配器后對調(diào)頻鼓勵器、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射機的其他模塊單獨供

59、電。(5監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)射機的重要單元，時刻監(jiān)控檢測這發(fā)射機的各模塊工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)進行采集和分析處理，啟動自身保護和緊急停止。監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對發(fā)射機整體狀態(tài)的時時監(jiān)管。15調(diào)頻系統(tǒng)中不僅對調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)具有較高的要求，對調(diào)頻接收系統(tǒng)同時也有較高的要求，調(diào)頻接收機的性能指標(biāo)主要表現(xiàn)在以下幾個方面45：1工作頻率范圍(fnwi)接收機的工作頻率是指接收系統(tǒng)能夠接收無線電波(wxin dinb)的頻率范圍，接收系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)的工作頻率要求(yoqi)要相對應(yīng)。2靈敏度接收系統(tǒng)接收微弱信號的能力稱為靈敏度。一般用輸入信號電壓的大小(dxio)來表示。靈敏度越(d yu)高越能接收到微弱的輸入信號。

60、3選擇性選擇性是指接收機能夠從各種不同的信號中選擇出自己需要的有用信號，過濾到無用信號和干擾信號的能力。4頻率特性頻率特性也稱為通頻帶是指接收系統(tǒng)的頻率響應(yīng)范圍。5輸出功率負(fù)載輸出的最大不失真功率稱為輸出功率。16第三章 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計3.1 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的總體構(gòu)成本課題所研制的智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)主要由 5 局部組成46，包括鳥情信息采集終端、中繼傳輸基站、效勞器監(jiān)管平臺、無線網(wǎng)絡(luò)和驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備，聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備包括智能驅(qū)鳥機器人、仿生學(xué)智能聲驅(qū)炮、超聲波驅(qū)鳥器等。系統(tǒng)總體框圖如 3-1 所示，無線網(wǎng)絡(luò)在整個機場區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無盲點全覆蓋，驅(qū)鳥設(shè)備根據(jù)機場地理位置的特殊性按層次分布，實現(xiàn)整個機場區(qū)域高效