科研項(xiàng)目申請書

1、一、所立項(xiàng)目研究內(nèi)容物聯(lián)網(wǎng)通過各種前端信息傳感器，把觀測的對象與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理。它是智能感知、識(shí)別、普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。隨著新興無線傳感網(wǎng)發(fā)展起來的ZigBee通信技術(shù)主要應(yīng)用在短距離通信且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的設(shè)備之間。可實(shí)現(xiàn)幾百個(gè)終端節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多跳遠(yuǎn)距離、大面積覆蓋，支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。ZigBee通信特點(diǎn)是低功耗、高可靠性、強(qiáng)抗干擾性，布網(wǎng)容易，通過無線中繼器可以非常方便地?cái)U(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，本申請項(xiàng)目主要研究智能家居應(yīng)用中對無線通信模塊的兩大方面要求：自組網(wǎng)能力

2、及低功耗特性，通過分析現(xiàn)有通用物聯(lián)網(wǎng)無線芯片的特性，根據(jù)不同芯片的硬件物理功耗控制特性及軟件協(xié)議棧支持特性作對比，選擇和開發(fā)更簡單、低功耗、更安全的短距離無線通信手段。主要研究內(nèi)容有以下三個(gè)部分組成： 1. 收集分析現(xiàn)有通用物聯(lián)網(wǎng)無線芯片的無線組網(wǎng)特性、低功耗控制特性；（調(diào)研）（1） 芯片硬件物理功耗控制特性對比分析研究；（2） 軟件支持協(xié)議棧及組網(wǎng)能力特性分析研究；2. 低功耗短距離無線通信電路開發(fā)；（研發(fā)）3. 開發(fā)電路實(shí)際家居環(huán)境現(xiàn)場性能測試、分析總結(jié)。（測試、總結(jié)）具體研究內(nèi)容：1. 收集分析現(xiàn)有通用物聯(lián)網(wǎng)無線芯片的無線組網(wǎng)特性、低功耗控制特性： 目前物聯(lián)網(wǎng)常用三種免費(fèi)頻段433MHz

3、、780MHz、2.4GHz：433 MHz頻段芯片：目前已有成熟商用芯片的如：Ti公司 CC1xxx系列，Ralink，Realtek，Airoha公司等。CC1000發(fā)射頻率是通過內(nèi)部的頻率合成器來配置的，可配置的范圍為3001000MHz，適合應(yīng)用跳頻協(xié)議，一般可配出10或20個(gè)頻點(diǎn)；芯片靈敏度為一109dBm，并可自動(dòng)校準(zhǔn)，可編程輸出功率為20dBml0dBm，通信速率可達(dá)76 Kbps。780 MHz頻段芯片：目前成熟商用的已有Atmel公司針對中國WPAN 780MHZ頻段專門開發(fā)的Zigbee應(yīng)用芯片AT86RF212。2.4 GHz頻段低功率無線收發(fā)芯片：比如Ti公司CC24x

4、x、CC25xx系列；Nordic公司的nRF24xx系列等。基于以上三種不同頻段的芯片，研究他們的功耗特性。（1）芯片硬件物理功耗控制特性對比分析研究；：智能家居應(yīng)用中許多都是電池供電，電路在不活動(dòng)時(shí)要作嚴(yán)格低功耗控制，功耗主要和以下幾個(gè)方面有關(guān)ü 芯片及電路在正常工作及休眠時(shí)的功耗大小ü 正常工作轉(zhuǎn)休眠的控制；ü 由休眠喚醒，轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài)的控制方式要從以上對具體復(fù)雜環(huán)境的通信傳輸條件分析中得出對無線傳輸有利的條件，以及不利的條件，選擇相應(yīng)合適的傳輸頻段。（2）軟件支持協(xié)議棧及組網(wǎng)能力特性分析研究：ü 芯片對無線自組網(wǎng)組網(wǎng)協(xié)議棧支持能力對比；

5、52; 支持的無線自組網(wǎng)規(guī)模及特性分析研究；2、 開發(fā)電路低功耗短距離無線通信電路開發(fā)；（研發(fā)）基于以上調(diào)研，開展無線通信電路的開發(fā)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的典型家居應(yīng)用，關(guān)注模塊的組網(wǎng)能力及低功耗特性兩個(gè)主要方面。3、 開發(fā)電路實(shí)際家居環(huán)境現(xiàn)場性能測試、分析總結(jié)。（測試、總結(jié)）選擇有代表性的家庭或樓層環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場測試，收集測試數(shù)據(jù)及結(jié)果，改進(jìn)通信電路，并對傳輸性能進(jìn)行分析比較，形成研究報(bào)告，匯報(bào)總結(jié)。著重以下兩個(gè)方面性能：（1） 自組網(wǎng)能力指標(biāo)測試；（2） 滿足組網(wǎng)性能指標(biāo)下的電路低功耗特性測試；項(xiàng)目進(jìn)度安排:主要研究階段（起止時(shí)間）階段預(yù)期成果成果形式前期2016.102016.12資料查閱、分析、項(xiàng)

6、目總體規(guī)劃調(diào)研報(bào)告；項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃書及詳細(xì)時(shí)間表中期2017.012017.04初步完成硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路后期2017.05 2017.08軟件編寫及調(diào)試實(shí)物及測試系統(tǒng)2017.092017.10改進(jìn)、總結(jié)；項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收實(shí)物+論文二、目前已有資源情況目前已經(jīng)掌握大量物聯(lián)網(wǎng)無線通信芯片、電路、模塊的資料素材，對其中幾種無線通信模塊已經(jīng)進(jìn)行初步的無線組網(wǎng)調(diào)試及低功耗控制。下一步可安排參與項(xiàng)目的本科生擴(kuò)大研究范圍，并提出更高的控制指標(biāo)，鍛煉參與項(xiàng)目學(xué)生的各方面能力。項(xiàng)目需要的主要儀器設(shè)備，如數(shù)字示波器、頻譜儀、邏輯分析儀等已經(jīng)基本具備，調(diào)試測試電路用的工具也基本具備。參與指導(dǎo)項(xiàng)目的老師有我校通信學(xué)科

7、的帶頭人，主持物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的項(xiàng)目，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富。同時(shí)項(xiàng)目指導(dǎo)老師還有通信實(shí)驗(yàn)室的幾位老師，長期從事通信網(wǎng)、光線通信、通信原理教學(xué)及實(shí)驗(yàn)工作，可以為學(xué)生提供具體工作過程的硬件制作、軟件編程調(diào)試方面的指導(dǎo)。三、該項(xiàng)目在哪些方面對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練從以下幾個(gè)方面對學(xué)生的科研進(jìn)行基礎(chǔ)性訓(xùn)練：1、查閱資料、翻譯資料、行業(yè)應(yīng)用需求調(diào)研；2、結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，開發(fā)無線通信實(shí)驗(yàn)電路；3、選擇典型應(yīng)用環(huán)境，搭建實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)平臺(tái)4、現(xiàn)場測試、數(shù)據(jù)分析；5、總結(jié)并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)及測試工作四、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算與用途.經(jīng)費(fèi)預(yù)算及用途（元）電路開發(fā)系統(tǒng)及軟件購買芯片及各種元器件費(fèi)用制作電路板費(fèi)用通信通信差旅費(fèi)通信通信打印材料費(fèi)通信通信資料費(fèi)論文發(fā)表費(fèi)文獻(xiàn)檢索費(fèi)參加會(huì)議費(fèi)總計(jì)五、項(xiàng)目預(yù)期成果1、 以參與項(xiàng)目組的本科學(xué)生為主，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下，由學(xué)生完成申請項(xiàng)目的方案制定、申請書的細(xì)化、進(jìn)度安排的具體執(zhí)行、調(diào)整及分工，加強(qiáng)參與項(xiàng)目組的大學(xué)本科生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力培養(yǎng)；通過本科學(xué)生結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，使學(xué)生更多地接受科學(xué)研究基本訓(xùn)練。同時(shí)基于專業(yè)學(xué)習(xí)又提高實(shí)踐動(dòng)手能力。2、 激勵(lì)參與項(xiàng)目組的優(yōu)秀拔尖人才繼