无线唤醒移动WLAN远程遥控采集定位系统设计与实现

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本文介绍了一种可无线唤醒的,移动的,WLAN远程遥控采集定位系统的设计与实现。该系统分为基站控制中心和浮标系统采集前端两部分,其中前端具有采样精度高,测量动态范围广,原始数据实时传输,遥控关机,无线唤醒、休眠状态最多节电95%等功能;基站具有实时显示前端采样信号波形、频谱、电池电压及温度、湿度等环境参数,发送浮标控制指令,实时显示基站端和采集前端GPS定位信息,实时显示二者之间距离已经相对运动轨迹等功能。其综合性能优于国内外现有系统,具有非常广泛的应用前景。 浮标处以嵌入式PC为硬件平台,自行设计基于嵌入式PC/104总线接口的数据采集卡,实现前端的水声数据及电池电压的信号采样。控制中心和采集前端通过遵循802.11b协议的2.4GHz无线网桥进行数据通信,实现控制中心对前端的遥控遥测,如浮标工作状态的自检,信号采样频率切换,PGA放大倍数的切换,嵌入式PC、无线网桥的电源遥控开关等。其中,嵌入式PC和无线网桥的电源可无线关断或唤醒,实现了浮标采集前端休眠状态时最大节电95%,极大地延长了浮标系统的水下有效工作时间。 数据采集卡以高速MCU为控制核心,不仅负责接收来自基站控制中心的遥控指令,改变A/D、PGA的工作模式以及嵌入式PC和无线网桥的电源工作状态; MCU同时负责将采样变换后的数据写入系统缓存,并通知嵌入式PC读取数据。 系统在实地使用过程中,在基站控制中心和浮标系统采集前端的无线网桥处安装+10dbm和+12dbm全向天线,成功地实现了10km间的信号采样实时传输,工作模式快速切换、系统电源无线遥控开关等功能。 课题在设计过程中,主要工作为:(1)用8BitMCU实现12Bit A/D 最高200KHz频率采样,(2)实现无线遥控嵌入式采集系统电源开关,(3)数据采集卡和嵌入式PC的PC/104总线接口设计,(4)数据采集卡的抗干扰设计,(5)水密接头连接器的连接线路设计,(6)系统电源板的设计调试,(7)数据采集卡MCU软件的编写调试;其中(1)、(2)、(3)、(5)也是课题的主要难点。和市面上现有的同类型产品相比,系统具有小体积(20cm x 15cm x 15cm)、高带宽(最高至11Mbps)、电池供电(+14V~ +16V)、无线遥控系统电源开关、工作模式切换速<WP=5>度快、系统深睡休眠状态耗电小(80mA)等独特优点,非常适合在需要远距离、高带宽、小型化、电池供电等无人值守、遥控遥测场合使用和推广。
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