基本信息
- 项目名称：
- 嵌入式无线远程网络收发系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 嵌入式无线远程收发系统是一种新型的网络设备，该系统具有简便、高效、安全地实现无线远程组网。不仅可以使用于一般固定和移动应用场景，更便利地用于地震、雪灾等常规通信手段瘫痪的场合、煤矿安全生产无线可视监控和紧急救援抢先、森林防火无线可视监控、水利水文站无线数据采集系统、野外现场施工监控及移动计算终端无线组网等等。 其覆盖范围大，无线收发过程中数据的加密保障了极高的信息传输安全性，嵌入式系统集成使系统体积小等特点。不仅如此，该系统还是一个无线远程网络收发系统开放的开发平台，可以通过接口配置和软件集成扩展更多的功能，以适应用户多种具体需要。 系统主要参数： 1）收/发数据速率：6Mbit/s； 2）射频收发信号带宽：6MHz； 3）作用距离：由发射机功率决定，功率越大传输距离越远，最远可达几十公里(5W发射功率就可达二十几公里)。 该系统将成为无线组网的一种很好的选择。有巨大的发展前景。总的来说，该作品技术水平高，推广应用前景广阔。
- 详细介绍：
- 1、系统概述 嵌入式无线远程收发系统是一种无线的通用无线远程网络传输设备，其基本功能是完成设备两端数据（音视频、网络数据和控制指令等）无线传输，还可以在此基础上还可提供多种功能的扩展和应用，是一种十分灵活、应用广泛的新型网络传输设备。 简单来讲，本设计功能之一是一种无线远程网桥，用以实现两个局域网网络的无限桥接。嵌入式无线远程收发系统通过RJ45接口与一端局域网连接，获取网络数据包，网络数据包经过拆包和加密再通过无线模块发射出去，对应地，通过无线模块接收的数据经过拼包和解密，再发给网卡实现两个局域网网络的无限桥接。 本设计功能之二是一种无线远程可视对讲或者监控，及可配置成单工或双工模式，用以实现地震、雪灾等常规通信手段瘫痪的场合、煤矿安全生产无线可视监控和紧急救援抢先、森林防火无线可视监控等。单端或双端采集音视频信号，经音视频压缩编码和加密再通过无线模块发射出去，对应地，通过无线模块接收的数据经过解密和音视频解码，再发显示音视频播放设备无线远程可视对讲或者监控。 本设计功能之三是一种远程无线控制，用水利水文站无线数据采集系统、现场施工监控等人员不便于驻守操控的应用场景。嵌入式无线远程收发系统通过扩展连接各种工业控制常用接口类型，譬如：串口UART、并口、IIC、SPI等等，将控制信号经过加密和加校验码再通过无线模块发射出去，对应地，通过无线模块接收的控制信号解密和校验，再发给远端的设备实现远程无线控制。 2、系统整体设计及系统各部分概述 嵌入式无线远程收发系统主要由DSP，FPGA，射频收发模块三部分组成。其中系统DSP采用ADI公司Blackfin537处理器，BF537最高处理速度600MHz，不仅片上集成MAC，各种外围接口和资源也非常的丰富。软件上使用Uboot1.1.6作为Bootloader；Uclinux2.6.22作为操作系统。通过驱动和应用程序的开发，DSP主要用于从有线网络获取和发送网络数据包，并可对原始IP数据报进行数据加密、解密、过滤等处理。通过DSP的PPI接口，DSP可将处理后的数据包发送给FPGA或从FPGA接收数据。 系统FPGA部分我们使用Xilinx virtexII 250，FPGA部分主要功能是完成DSP传输的数据、音视频编解码板以及各种工业控制接口的控制信号与无线收发模块的通信。正是因为FPGA对时序的灵活控制，我们可以通过改变FPGA的时序以使我们的系统在不同的环境下适应不同无线收发模块。FPGA主要负责实现数据接口转换，数据复用及解复用和数据加解密。射频收发模块主要负责数据的无线收发。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在许多情况下，采用有线方式组网存在着很大的不足，比如：（1）用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如偏远山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。（2）采用有线通信方式在遇到刮风、暴雨、地震等灾害时，常规通信网络瘫痪时，数据信息就无法及时传递上去，因此有线传输的抗灾性比较差，难以适应高可靠性要求。（3）对于只需临时应用网络，如果考虑应用有线网络存在着资源浪费的情况。（4）对于以上及类似情况，在移动的状态下完成便携无线组网。 无线组网简单、方便，抗灾性好，成本也低，可大量节省投资。嵌入式无线远程收发系统可以实现无线组网，并且由于其覆盖范围大、信息传输安全性高，系统体积小等特点，嵌入式无线远程收发系统将成为无线组网的一种很好的选择。具体可用于煤矿安全生产无线监控、森林防火无线监控、水利水文站无线数据采集系统、野外现场施工监控及组网等。 普通网络设备完成网络终端之间的数据传输和交互，嵌入式无线远程收发系统不仅可以完成普通网络设备的功能，还可以实现：有线无线接入网络的自由切换；一对一、一对多、多对多传输；无线收发过程中数据的加密，保证信息传输安全性等。它不仅可以使用于普通应用场景，还是一个无线网络收发系统的开发平台，可以通过软件集成扩展功能，以适应用户需要的多种具体的特殊应用场景。
科学性、先进性
- 1）嵌入式无线远程收发系统不仅可以实现点对点、一点对多点的传输，还可以实现多点对多点传输，提高了用户合理使用资源灵活组网。 2）根据用户需要，嵌入式无线远程收发系统可以在无线收发过程中对需要传输的数据进行加密，最大程度地保护用户的数据安全。 3）在特殊应用背景中，如音视频传输，采用编解码以降低数据率，根据用户实际应用需要，这些对数据的处理实现都可以在嵌入式无线远程收发系统上完成。 4）嵌入式无线远程收发系统不仅能够完成普通网络设备传输网络数据包的工作，还可以在此基础上提供远程工控等多种功能的扩展和应用。
获奖情况及鉴定结果
- 第十届“挑战杯”四川省大学生课外学术科技作品竞赛“一等奖”
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 嵌入式无线远程网络收发系统特点：1、“嵌入式”使系统低功耗、便携小型化；2、“无线”让通信搭建便利，并支持移动场合；3、“远程”在于覆盖范围宽，5W的发射功率可覆盖20公里左右；4、“网络”在于这是一种新的无线网络接入方式，与现有无线接入设备互为补充，可实现点对点、一点对多点的传输，还可以实现多点对多点传输，提高用户合理使用资源灵活组网。 嵌入式无线远程收发系统是一种新型的网络设备，系统具有简便、高效、安全地实现无线远程组网。不仅可以使用于一般固定和移动应用场景，更便利地用于地震、雪灾等常规通信手段瘫痪的场合、煤矿安全生产无线可视监控和紧急救援抢先、森林防火无线可视监控、水利水文站无线数据采集系统、野外现场施工监控及移动计算终端无线组网等。其覆盖范围大，无线收发过程中数据的加密保障了极高的信息传输安全性，嵌入式系统集成使系统体积小等特点。不仅如此，该系统还是一个无线远程网络收发系统开放的开发平台，可以通过接口配置和软件集成扩展更多的功能，以适应用户多种具体需要。
同类课题研究水平概述
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