无线传感器网络
随着计算机技术、网络技术与无线通信技术的迅速发展，人们开始将无线网络技术与传感器技术相结合，无线传感器网络（WSN，wireless sensor network）应运而生。它由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线的方式形成的一个多跳的自组织网络，不仅可以接入Internet，还可适用于有线接入方式所不能胜任的场合，提供优质的数据传输服务。微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）、超大规模集成电路技术（VLSI，Very-Large-Scale-Integration systems）和无线通信技术的飞速发展，使得它的应用空间日趋广阔，遍及军事、民用、科研等领域；但由于网络结点自身固有的通信能力、能量、计算速度及存储容量等方面的限制，对无线传感器网络的研究具有很大的挑战性和宽广的空间。本实验系统采用IEEE802.15.4和Zigbee协议实现了多个传感器节点之间的无线通信，通过对本实验提供的软件操作以及对路由的观察，能够使学生对无线传感器网络的组网过程、路由协议有一个较为深入的理解。
1 目的要求
（1）理解并掌握无线传感器网络的工作原理及组网过程。
（2）理解无线传感器网络的路由算法。
2 基本原理
2.1 概述
微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小的体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等功能。部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织网络，即无线传感器网络，这些节点可以协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。
2.2 无线传感器网络结构
无线传感器网络是一种特殊的Ad-hoc网络，它是由许多无线传感器节点协同组织起来的。这些节点具有协同合作、信息采集、数据处理、无线通信等功能，可以随机或者特定地布置在监测区域内部或附近，它们之间通过特定的协议自组织起来，能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。
无线传感器网络典型的体系结构如图1所示，包括分布式传感器节点、网关、互联网和监控中心等。在传感器网络中，各个节点的功能都是相同的，它们既是信息包的发起者，也是信息包的转发者。大量传感器节点被布置在整个监测区域中，每个节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合之后传送给用户，数据传送的过程是通过相邻节点的接力传送方式传送给网关，然后再通过互联网、卫星信道或者移动通信网络传送给最终用户。用户也可以对网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据等。
图1 无线传感器网络体系结构
2.3传感器节点结构
传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统。从网络功能上看，每个传感器节点既具有传统网络节点的终端功能，又兼具路由器的功能。除了要进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理。
一个传感器节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，如图2所示。传感模块负责采集监测区域内的有用信息并进行数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的运行，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集到的数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。传感器节点为低功耗设备，为了最大限度地节约电源，在硬件设计方面，要尽量采用低功耗器件，处理器通常选用嵌入式CPU，射频单元主要由低功耗、短距离的无线通信模块组成,在没有通信任务的时候，要切断射频部分电源；而且在软件设计方面，各层通信协议都应该以节能为中心，必要时可以牺牲一些网络性能指标，以获得更高的电源效率。
图2 传感器节点的体系结构
2.4 无线传感器网络协议栈
无线传感器网络通信协议主要包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，与互联网协议栈的五层协议相对应。在低层采用IEEE802.15.4工作组所定义的MAC层和物理层协议，而在MAC层以上的协议则是由Zigbee联盟制定。完整的Zigbee协议栈模型如图3所示。另外，协议栈还包括能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。
图3 Zigbee协议栈
2.4.1 物理层
物理层负责载波频率产生、信号的调制解调等工作。IEEE802.15.4定义了2.4GHz物理层和868/915MHz物理层两个物理层标准，两个物理层都基于DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum,直接序列扩频），使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率的不同。2.4GHz频段有16个信道，能够提供250kbps的传输速率，物理层采用的是O-QPSK调制；868MHz是欧洲的ISM频段，只用一个信道，传输速率为
20kbps，物理层采用BPSK调制；915MHz是美国的ISM频段，有10个信道，传输速率为40kbps，物理层采用的也是BPSK调制方式。
2.4.2 数据链路层
数据链路层负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制。媒体访问协议保证可靠的点对点和点对多点通信，差错控制则保证源节点发出的信息可以完整、无误地到达目标节点。就实现机制而言，介质访问控制（MAC）协议可分为3类：确定性分配、竞争占用和随机访问。前两者不是传感器网络的理想选择。因为TDMA固定时隙的发送模式功耗过大，为了节省功耗，空闲状态应关闭发射机，竞争占用方案需要实时监测信道状态，也不是一种合理的选择，随机介质访问模式比较适合于无线传感网络的节能要求。IEEE802.15.4定义的MAC 层采用了CSMA-CA（载波监听多信道接入/避免冲突）协议的信道共享多点接入技术；为了保证传输的可靠行，还采用了完整的握手协议。在无线传感器网络中，两个主要的错误控制模式是前向错误修正（FEC）和自动重复请求（ARQ）两种。
2.4.3 网络层
网络层主要负责路由生成与路由选择。网络层协议是无线传感器网络的重要因素，在无线传感器网络中，大多数节点是无法直接与网关进行通信的，需要通过中间节点进行多跳路由才能将采集到的数据发送给网关。
针对无线传感器网络中数据传送的特点和难题，人们提出许多新的路由协议。这些路由协议可以大致分为四类：洪泛式路由协议、层次式路由协议、以数据为中心的路由协议、以及基于位置信息的路由协议。
1．洪泛式路由协议：这种协议是一种古老的协议。它不需要维护网络的拓扑结构和路由计算，接收到消息的节点以广播形式转发数据包给所有的邻节点。对于自组织的传感器网络，洪泛式路由是一种较直接的实现方法，但容易带来消息的“内爆”（implosion）和“重叠”（overlap），而且它没有考虑能源方面的限制，具有“资源盲点”（resource blindness）的缺点。典型算法为扩散法（Flooding）。
2．层次式路由协议：它的基本思想是将传感节点分簇，簇内通讯由簇头节点来完成，
簇头节点进行数据聚集和合成减少传输信息量，最后簇头节点把聚集的数据传送给终端节点。这种方式能满足传感器网络的可扩展性，有效的维持传感节点的能量消耗，从而延长网络生命周期。典型算法为低功耗自适应聚类路由算法（LEACH ）。
LEACH （low energy adaptive clustering hierarchy ）LEACH 是MIT 的Chandrakasan 等人为无线传感器网络设计的低功耗自适应聚类路由算法。与一般的平面多跳路由协议和静态聚类算法相比，LEACH 可以将网络生命周期延长15%，主要通过随机选择聚类首领，平均分担中继通信业务来实现。LEACH 定义了“轮”(round)的概念，一轮由初始化和稳定工作两个阶段组成。为了避免额外的处理开销，稳定态一般持续相对较长的时间。
在初始化阶段，聚类首领是通过下面的机制产生的。传感器节点生成0,1之间的随机数,如果大于阈值T ，则选该节点为聚类首领。T 的计算方法如下：
1[mod(1/)]
p T p r p =- 其中p 为节点中成为聚类首领的百分数，r 是当前的轮数。一旦聚类首领被选定，它们便主动向所有节点广播这一消息。依据接收信号的强度，节点选择它所要加入的组，并告知相应的聚类首领。基于时分复用的方式，聚类首领为其中的每个成员分配通信时隙。在稳定工作阶段，节点持续采集监测数据，传与聚类首领，进行必要的融合处理之后，发送到sink 节点，这是一种减小通信业务量的合理工作模式。持续一段时间以后，整个网络进入下一轮工作周期，重新选择聚类首领。
3．以数据为中心的路由协议：它提出对传感器网络中的数据用特定的描述方式命名，数据传送基于数据查询并依赖数据命名，所有的数据通信都限制局部范围内。这种方式的通信不再依赖特定的节点，而是依赖于网络中的数据，从而减少了网络中大量传送的重复冗余数据，降低了不必要的开销，从而延长网络生命周期。典型算法为向扩散（Directed Diffusion ）。 定向扩散模型是Estrin 等人专门为传感器网络设计的路由策略，与已有的路由算法有着截然不同的实现机制。节点用一组属性值来命名它所生成的数据，比如将地震波传感器生成的数据命名为Type=seismic ，id=12，timestamp=02.01.22/21:10:23，location=75?80S/100?120E 。Sink 节点发出的查询业务也用属性的组合表示，逐级扩散，最终遍历全网，找到所有匹配的原始数据。有一个称为“梯度”的变量与整个业务请求的扩散过程相联系，反映了网络中间节点对匹配请求条件的数据源的近似判断。更直接的方法是节点用一组标量值表示它的选择，值越大意味着向该方向继续搜索获得匹配数据的可能性越大，这样的处理最终将会在整个网络中为sink 节点的请求建立一个临时的“梯度”场，匹配数据可以沿“梯度”最大的方向中继回sink 节点。图4描述了定向扩散模型的工作原理。
图4 定向扩散路由原理
4．基于位置信息的路由协议：它利用节点的位置信息，把查询或者数据转发给需要的地域，从而缩减数据的传送范围。实际上许多传感器网络的路由协议都假设节点的位置信息为已知，所以可以方便的利用节点的位置信息将节点分为不同的域（region）。基于域进行数据传送能缩减传送范围缓和中间节点，从而延长网络生命周期。典型算法为GEAR算法。
GEAR是充分考虑了能源有效性的基于位置的路由协议，它比其他的基于位置的路由协议能更好的应用于无线传感器网络之中。既然传感器网络中的数据经常包含了位置属性信息，那么可以利用这一信息，把在整个网络中扩散的信息传送到适当的位置区域中。同样GEAR也采用了查询驱动数据传送模式。它传送数据分组到目标域中所有的节点的过程包括两个阶段：目标域数据传送和域内数据传送。
在目标域数据传送阶段，当节点接收到数据分组，它将邻接点同目标域的距离和它自己与目标域的距离相比较，若存在更小距离，则选择最小距离的邻接点作为下一跳节点；若不存在更小距离，则认为存在“hole”，节点将根据邻居的最小花销来选择下一跳节点。
在域内数据传送阶段，可通过两种方式让数据在域内扩散：在域内直接洪泛和递归的目标域数据传送直到目标域剩下唯一的节点。
GEAR将网络中扩散的信息局限到适当的位置区域中，减少了中间节点的数量，从而降低了路由建立和数据传送的能源开销，从而更有效的提高了网络的生命周期。缺点是依赖节点的GPS定位信息，成本较高。
在本实验中我们采用的是AODV路由算法（Ad hoc on demand distance vector,Ad hoc按需距离矢量协议）。它并不是传感器网络的最佳路由算法。但是通过它，我们可以了解到传感器网络的一些路由特点。
AODV是一个按需的路由协议，它只根据源节点的需要才建立节点之间的路由。在源节点使用这条路由进行网络通信时，路由程序会一直维护这些路由。AODV使用序列号来保证路由的时效性。它通过一个路由请求/路由回应的查询过程来建立路由。当一个源节点想要与目标节点通信，但又不具备到目标节点的有效路由时，它广播一个路由请求报文（RREQ）。在RREQ报文中包含了源节点的IP地址、源节点当前的序列号和一个广播ID，同时还包含了源节点所知道的到目的节点的最新路由的序列号。其它节点收到这个报文时，就在路由表中建立到源节点的反向路由，并重新广播RREQ报文。当目标节点收到RREQ报文时，它会单播一个路由回答报文（RREP）给源节点。如果某一个中间节点具有一条到目的节点的较新路由（意味着这条路由的序列号比RREQ中的目的节点的序列号要大），它也可以直接给源节点发送RREP报文，而不在广播RREQ报文。当然，如果一个节点收到了重复的RREQ（即具有相同广播ID的RREQ），它将忽略这个报文，而不将其继续广播。
在RREP从目的节点向源节点传播的过程中，沿途的节点都在各自的路由表中设定了到目的节点的正向路由。当源节点收到RREP报文之后，就可以开始向目的节点发送数据包。如果源节点在之后又再次收到RREP，并且RREP中的目标节点序列号比它当前所用的路由的序列号更大时，它会更新自己的路由表，并开始使用新路由。
当源节点频繁给目的节点发送数据包时，其所用的路由会一直保持活跃状态，并被沿途的所用中间节点所维护。也就是说在AODV协议中，路由中的每个节点都维护路由表，因而数据报文头部不再需要携带完整的路由信息，从而提高了协议的效率。一旦源节点停止发包，则这条路由会超时，并被中间节点从各自的路由表中删除。如果一条活跃路由的中间某一段链路发生了破裂（可能时由于节点移动，或外界干扰），则这条路由会产生错误。在链路破裂处的上游节点会给源节点发送路由错误（RERR）报文。源节点收到RERR后，如果它还需要继续与目的节点通信，就必须重新建立路由。
2.4.4 传输层
传输层负责数据流的传输控制，将传感器网络的数据提供给外部网络，是保证通信服务质量的重要部分。
2.4.5 应用层
应用层包括一系列基于监测任务的应用层软件。
2.4.6 管理平台
（1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源，在各个协议层都需要考虑节省能量。主要包括动态功率管理和动态电压调度两部分：
动态功率管理(dynamic power management，简称DPM) 在多数传感器网络的应用中，监测事件具有很强的偶发性，节点上所有的工作单元没有必要时刻保持在正常的工作状态。处于沉寂状态，甚至完全关闭，必要时加以唤醒是一种有效的系统节能方案。传感器网络节点的主要功耗器件有处理器、内存、带A/D的传感器和无线收发单元。Sinhua等人根据它们的状态组合的有效性，将整个节点分为5种工作状态，在嵌入式操作系统的支持下进行切换，既满足了功能的需要，又节省了功耗。
动态电压调度(dynamic voltage scheduling，简称DVS)主要原理是基于负载状态动态调节供电电压来减小系统功耗。
（2）移动管理平台监测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。
（3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。
2.5无线传感器网络特点
无线传感器网络与传统的无线网络（移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Ad hoc 网络等）相比有一些独有的特点，正是由于这些特点使得传感器网络存在很多新问题，提出了很多新的挑战。无线传感器网络的主要特点有：
1．节点数量众多，分布密集。为了对一个区域进行监测，往往有成千上万个传感器节点空投到该区域。传感器节点分布非常密集，利用节点之间高度连接性来保证系统的容错性和抗毁性。
2．硬件资源有限。节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、内存空间比普通的计算机功能要弱很多。这一点也决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
3．电源容量有限。网络节点一般由电池供电，其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用（死亡）。因此在传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
4．自组织网络。无线传感器网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
4．无中心的网络。无线传感器网络中没有严格的控制中心，所有结点地位平等，是一个对等式网络。结点可以随时加入或离开网络，任何结点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
5．多跳路由。网络中节点通信距离有限，一般在几百米范围内，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。固定网络的多跳路由使用网关和路由器来实现，而在无线传感器网络中没有专门的路由备，
它的多跳路由可以由任一传感器节点来完成。每个传感器节点既是信息的发起者，也是信息的转发者。
6．动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络；一个节点也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
2.6无线传感器网络的应用
MEMS支持下的微小传感器技术和节点间的无线通信能力为传感器网络赋予了广阔的应用前景，主要表现在军事、环境、健康、家庭和其他商业领域。在空间探索和灾难拯救等特殊的领域，传感器网络也有其得天独厚的技术优势。
1．军事应用：在军事领域，传感器网络将会成为C4ISRT（command，control，communication，computing，intelligence，surveillance，reconnaissance and targeting）系统不可或缺的一部分。C4ISRT系统的目标是利用先进的高科技技术，为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统，受到了军事发达国家的普遍重视。因为传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的，也正是这一点，使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括监控我军兵力、装备和物资，监视冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估损失，侦察和探测核、生物和化学攻击。在战场，指挥员往往需要及时准确地了解部队、武器装备和军用物资供给的情况，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至指挥所，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据形成我军完备的战区态势图。在战争中，对冲突区和军事要地的监视也是至关重要的，通过铺设传感器网络，以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防;当然，也可以直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集利于作战的信息。传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。在生物和化学战中，利用传感器网络及时、准确地探测爆炸中心将会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。传感器网络也可避免核反应部队直接暴露在核辐射的环境中。在军事应用中，与独立的卫星和地面雷达系统相比，传感器网络的潜在优势表现在以下几个方面：
（1）分布节点中多角度和多方位信息的综合有效地提高了信噪比，这一直是卫星和雷达这类独立系统难以克服的技术问题之一。
（2）传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供了较强的容错能力。
（3）传感器节点与探测目标的近距离接触大大消除了环境噪声对系统性能的影响。
（4）节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指标。
（5）多节点联合，形成覆盖面积较大的实时探测区域。
（6）借助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力，可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。
2．环境科学：随着人们对于环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广泛。通过传统方式采集原始数据是一件困难的工作。传感器网络为野外随机性的研究数据获取提供了方便，比如，跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。ALERT系统中就有数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能性。类似地，传感器网络对森林火灾准确、及时地预报也应该是有帮助的。此外，传感器网络也可以应用在精细农业中，以监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。
3．医疗健康：如果在住院病人身上安装特殊用途的传感器节点，如心率和血压监测设
备，利用传感器网络，医生就可以随时了解被监护病人的病情，进行及时处理。还可以利用传感器网络长时间地收集人的生理数据，这些数据在研制新药品的过程中是非常有用的，而安装在被监测对象身上的微型传感器也不会给人的正常生活带来太多的不便。此外，在药物管理等诸多方面，它也有新颖而独特的应用。总之，传感器网络为未来的远程医疗提供了更加方便、快捷的技术实现手段。
4．空间探索：探索外部星球一直是人类梦寐以求的理想，借助于航天器布撒的传感器网络节点实现对星球表面长时间的监测，应该是一种经济可行的方案。NASA的JPL(Jet Propulsion Laboratory)实验室研制的Sensor Webs就是为将来的火星探测进行技术准备的，已在佛罗里达宇航中心周围的环境监测项目中进行测试和完善。
5．其它商业应用：自组织、微型化和对外部世界的感知能力是传感器网络的三大特点，这些特点决定了传感器网络在商业领域应该也会有不少的机会。比如，嵌入家具和家电中的传感器与执行机构组成的无线网络与Internet连接在一起将会为我们提供更加舒适、方便和具有人性化的智能家居环境，德国某研究机构正在利用传感器网络技术为足球裁判研制一套辅助系统，以减小足球比赛中越位和进球的误判率。此外，在灾难拯救、仓库管理、交互式博物馆、交互式玩具、工厂自动化生产线等众多领域，无线传感器网络都将会孕育出全新的设计和应用模式。
3 无线传感器网络实验平台
本实验平台采用基于2.4GHZ的Zigbee模块进行传感器节点的设计，传感器节点可以组成不同拓扑结构的网络，并且可以通过多跳将采集到的数据传输到控制节点，并由控制节点将采集到的数据通过GSM网络发送到用户的手机上；用户也可以通过手机发送命令来控制的传感器网络进行数据采集。图5是本实验的系统框图。
图5 无线传感器网络实验系统框图
3.1系统硬件结构
本实验系统的硬件结构主要包括Zigbee无线传感器节点和GSM模块两部分。每个Zigbee无线传感器节点上都配备有一个温度传感器，传感器采集到的温度数据可以通过模块的处理并经过多跳传到主控节点，再通过GSM模块将这些数据以SMS的形式发送到用户的手机上。
3.1.1 Zigbee无线传感器节点
本实验系统采用基于2.4GHZ的Zigbee模块进行传感器节点的设计，外面接有温度传
感器，温度传感器采集回来的数据送到Zigbee模块进行处理，然后通过无线的方式发送给其他节点。模块工作在2.4GHZ全球通用的ISM（Industrial，Scientific and Medical）免付费频段上，划分为16个信道，在该频段上，数据的最大传输速率为250kb/s。图6为本实验中传感器节点结构图，主要由温度传感器模块、微控制器模块、无线通信模块（IEEE 802.15.4 RF IC）和能量供应模块四部分组成。
Zigbee模块
图6 Zigbee无线传感器节点结构图
因为无线传感器节点为低功耗设备，所以在传感器节点中所采用的微控制器必须具有较低的功耗，本系统所采用的微控制器为ATMEL公司生产的A VR处理器，这是一款采用哈佛结构的RISC处理器，其设计的主要目的是加快指令的执行速度并减少系统的功耗。非常符合传感器节点低功耗的特点。表1中给出了该传感器节点的一些性能参数。
表1 传感器节点性能参数表
3.1.2 GSM无线收发模块
GSM模块负责将传感器节点采集到的数据通过GSM网络以SMS的方式发送到用户的手机上，还负责将用户手机发送过来的命令传给PC机来控制传感器节点采集数据。本实验中的GSM模块主要采用Motorola公司的G18模块设计完成，可以快速、可靠地实现传感器网络中数据的传输。
3.2 系统信息处理过程
1．配置模块，对各个模块进行初始化。运行本实验的软件程序，通过PC机上串口对每个模块进行初始配置。如：发射功率、节点类型、网络ID、节点ID等。
2．由主控节点以无线的方式发送命令将几个节点组成不同形状的网络拓扑（星形、链
形、网状），可以将任意一个配置好的模块通过串口接到PC机上来作为主控节点。图7给出了三种不同的网络拓扑结构。
星形链形网形
图7 本实验中所组成的三种典型网络拓扑
3．网络建立好后，即可进行数据采集，无线传感器网络中，传送的基本上都是短消息(Message) 。信息的基本格式如图8所示，包括帧头、目的地址、数据大小、数据内容和校验位。其中，目的地址可以是一个指定的传感器节点，校验位采用比较简单的异或校验。在本传感器网络中可由主控节点发送命令采集各个节点的温度，并把采集到的数据发送到用户的手机，可以设置一个报警温度，当某一个节点采集到的温度超过这一警戒温度时向用户发送报警信息；主控节点还可以接收手机发送过来的控制命令来控制节点进行数据采集。
图8 数据信息格式
4 实验设备与软件环境
硬件：PC机，具体要求如下：
CPU：Pentium II 300MHz 以上；
内存：128MB 以上；
硬盘：50M以上程序储存空间；
显示设备：至少支持1024*768分辨率的显示器；（由于软件界面显示的信息较多，本软件必须在1024*768以上的分辨率下运行）；
光盘驱动器（用于安装实验软件）；
可用串口（9针）；
实验硬件板：6个无线传感器模块和1-2个GSM模块；配套的串口连线和直流电源适配器。
软件：操作系统为Windows2000或Windows XP；
文档阅读软件：Microsoft Word（用于撰写实验报告）。
5 实验内容
1．配置模块，对各个模块进行初始化。
2．由主控节点发命令将几个节点组成不同形状的网络拓扑（星形、链形、网状）。
3．由主控节点发送命令采集各个节点的温度，并把采集到的数据发送到用户的手机，可以设置一个报警温度，当某一个节点采集到的温度超过这一警戒温度时向用户发送报警信
息；主控节点还可以接收手机发送过来的控制命令来控制节点进行数据采集。
4．对本实验中所采用的路由算法（AODV路由算法）进行软件仿真。
6 实验步骤
在实验之前，把硬件连接好。PC机上接两个串口，其中串口1接在传感器模块的串口上，串口2接在GSM模块的串口上。然后打开实验程序。
1. 从开始菜单中选择程序－>SEMIT TTP－>无线传感器网络实验菜单，程序启动，进入到配置节点界面，如图9所示。
图9 配置节点界面
首先初始化串口，将实验要用的6个传感器模块分别接到PC机的串口1上写入节点配置信息，包括：射频发射功率、节点类型（Master、RN、EN）、网络ID、节点ID、路由规则。在写入配置之前先要初始化模块。
选择不同的射频发射功率，则节点的通信范围会有所不同，可选择多种发射功率。节点配置中的节点类型（Master、RN、EN）的含意如下：在组网过程中，主节点（Master Node，简称Master）是整个网络的控制中心。它负责网络准入，动态地址分配等。它能够主动扫描本身覆盖法范围内的传感器节点。其它节点总是首先试图与主节点进行连接，Master是一个具有完整路由能力的节点,它维持整个网络完整的路由表。Master的这些功能并不意味着每次通信都要经过master节点，也不需要把它放在整个网络的射频中心；路由节点（Routing Node，简称RN），既可以被Master、RN加入网络，又可以加入其他的RN和EN。可看成是一个简单的无线收发器，它能够中继信息，这样就扩展了网络的覆盖范围；末端节点（End Node，简称EN），仅仅能执行被动扫描，是网络中最简单的类型，这种节点不支持任何路由功能，它们只能够与Master、RN节点进行连接。EN是一种理想的简单且低功耗的设备。在本实验中网状和链形拓扑采用AODV路由算法，星形拓扑采用Cluster Tree＋AODV的路由算法。
注意在配置节点时6个节点的网络ID要设为一致，这样才能代表几个节点是处于同一个网络中，网络ID用来标识不同的网络，只有具有相同网络ID的节点才能相互通信。节点ID 用来标识同一网络中的不同节点，同一网络中节点ID不能重复，数据传输时就是按照节点ID 来进行的。Master节点的节点ID为0。在本实验中也可以将6个节点分成两组来组成两个传感器网络，每一组的节点数都小与6个。注意两个网络的网络ID要选择不同的两个。在进行节点ID的选择时，每个网络中的主节点的节点ID都要选0，其它节点的节点ID分别按顺序依次选为1、2、……。
节点信息配置好后，在界面的右上方会显示节点的配置信息。
2．点击工具栏上的“组建网络”按钮或菜单中的“操作”－>“组建网络”，即可弹出“组建网络”实验窗口。如图10所示。
图10 组建网络界面
在本实验中可以将任一个节点连到PC机的串口1上作为主控节点，通过无线的方式进行网络控制操作。在拓扑结构中选择一种拓扑结构（星形、链形、网形），然后点击“组建网络”按钮，即可组建成所选的拓扑结构网络，右面的图中会显示出你所建成的网络拓扑结构图。
当某一个节点死亡（断电等原因引起）或超出任何一个节点的通信范围时，可通过网络刷新发现该节点，有两种刷新方式供选择：立即刷新、定时刷新（可设置定时刷新时间）。
当网络建立好后，可以利用模块自身的命令进行命令测试，来验证已经建好的网络。各个测试命令含意解释如下：
（1）获取MAC地址：通过向目标节点发送该命令可以获得该节点的64bitMAC地址，命令的返回为以16进制表示的13个字节的字符串，如：C9 04 09 8B 02 02 02 02 02 02 02 02 4F，其中第一个字节C9为命令头，对用户有用的字节为第二字节04代表上游节点号，第五字节到12字节02 02 02 02 02 02 02 02表示目标节点的MAC地址。
通过观察每次命令返回值的第二个字节可以看出通信时的路由，例如：首先向5节点发送该命令返回为C9 04 09 8B 05 05 05 05 05 05 05 05 5E ，第二个字节为04，然后向4节点发送该命令返回为C9 02 09 8B 04 04 04 04 04 04 04 04 3B ，第二个字节为02，由此可得出从节点2到节点5有路由2－4－5。
（2）获取临节点表：通过向目标节点发送该命令可以获得该节点的相邻节点，命令的返回为以16进制表示的43个字节的字符串，如：C9 02 39 97 00 00 03 FF 0E FF FF FF 05 05 03 FF 0F FF FF FF 04 04 03 FF 0F FF FF FF 03 03 03 FF 0F FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 64。其中第5、13、21、29、37字节表示该节点的临节点。可能值为00、01、02、03、04、05、FF，其中FF表示不存在该临节点。
（3）获取节点信息表：通过向Master节点发送该命令可获得当前网络中各个节点的节点信息，命令的返回为返回16进制表示的125个字节的字符串，如：C9 00 79 A1 00 00 00 00 00 01 01 02 00 02 02 01 00 03 03 03 00 04 04 02 00 05 05 01 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 12。其中从第5个字节开始每4个字节来表示一个节点的信息。4个字节的信息含意依次为：父节点的网络ID，本节点的网络ID，本节点的MAC地址，节点的路由类型（00：Master 01：RN 02：RN 03：EN）。
3．点击工具栏上的“数据采集”按钮或菜单中的“操作”－>“数据采集”，即可弹出“数据采集”实验窗口。如图11所示。
图11 数据采集界面
数据采集方式有两种：单次采集、定时采集（可设置定时采集时间）。每次需要要采集的节点可以通过界面上的复选筐进行选择，采集到的温度会在下方的界面上显示出来；用户
可以设置一个报警温度，当采集回来的温度超过该警戒温度时会向用户的手机发送报警信息，当某一个节点发送报警信息后，经过5分钟系统会再检测一次（这5分钟内不再发送报警信息），如果此时温度仍超过该警戒温度，则再次发送报警信息。短信中心号码为用户所使用的手机SIM卡所在地的号码；用户也可以以SMS的方式发送命令（用0－5表示要采集温度的节点）来采集所需要节点的温度信息，采集到的温度会以SMS的方式发送给界面上所添的手机号码中。本系统所实现的测温范围为-10°C~100°C，误差范围为 1°C。
4．点击工具栏上的“算法仿真”按钮或菜单中的“操作”－>“算法仿真”，即可弹出“算法仿真”实验窗口。如图12所示。
图12 算法仿真界面
本实验对AODV路由算法进行了软件仿真。在算法仿真界面的工具栏中选择“手形”按钮，然后拖动10个模拟节点到界面上的任意一个位置，然后选择“笔形”按钮分别点击要连接的两个节点即可组成自己所想要的拓扑结构，选择“橡皮擦形”按钮可将不想要的连接取消。在控制台中选择源节点，目的节点，然后建立路由可以在吐中显示建立好的路由（以颜色不同于拓扑的连线显示）；选择节点号，即可显示节点的各种报文信息；点击观察拓扑结构矩阵按钮，即可观察到各个节点之间的路由耗费，没有直接相连的两个节点间的路由耗费可看成无穷大。点击重置按钮可将右面图中的节点复位。
请求报文格式为：源节点号、广播ID、目的节点号、跳数计数器。其中源节点号与广播ID唯一标识一个路由请求。
每个节点的路由表为：上游节点号（接收请求报文来自的节点号）、向下需要广播的节点号、源节点号、目的节点号、广播ID、跳数。
应答报文格式为：本节点收到的报文来自的节点号、向下准备发送应答报文的节点号。
7 预习要求
（1）了解无线传感器网络的基本原理。
（2）了解无线传感器网络中所采用的路由算法。
（3）了解GSM网络的工作过程。
8 实验报告要求
（1）记录每个节点的配置信息；
（2）记录节点的工作状态及各个节点所组成的网络拓扑结构；
（3）记录节点采集到的温度数据及各个节点的温度曲线，记录用户收到的报警信息及用户发送的控制命令；
（4）回答思考题。
9 思考题
（1）无线传感器网络中采用AODV路由算法有何优缺点？
（2）Master Node，Routing Node，End Node在无线传感器网络中功能有何不同？
（3）思考一下本实验系统还有哪些实际应用？
10 参考文献
[1]刘述. 传感器网络应用及实现. 电信网技术. No.4 April 2005
[2]马祖长，孙怡宁，梅涛. 无线传感器网络综述. 通信学报. 25（4），2004
[3]孙利民，李建中，陈渝，朱红松. 无线传感器网络. 北京：清华大学出版社，2005
[4]任丰原,黄海宁,林闯. 无线传感器网络. 软件学报. V ol.14 No7 July 2003
[5]D.Cullar，D.Estrin，M.Strvastava. Overview of sensor network. Computer，2004，37(8)：41-49.
[6]L.Cui，F.Wang，H.Luo，et al. A pervasive sensor node architecture. The IFIP NPC’04 Workshop on Building Intelligent Sensor Networks(BISON’04). Wuhan,2004.565-567
实验报告 1.实验原理 与无线通信技术一样摆脱有形介质的束缚，实现电能的无线传输是人类多年的一个美好追求。无线电能传输技术（Wireless Power Transfer, WPT）也称之为非接触电能传输技术（ Contactless PowerTransmission, CPT），是一种借于空间无形软介质（如电场、磁场、微波等）实现将电能由电源端传递至用电设备的一种供电模式，该技术是集电磁场、电力电子、高频电子、电磁感应和耦合模理论等多学科交叉的基础研究与应用研究，是能源传输和接入的一次革命性进步。 无线电能传输技术解决了传统导线直接接触供电的缺陷，是一种有效、安全、便捷的电能传输方法，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。该技术不仅在军事、航空航天、油田、矿井、水下作业、工业机器人、电动汽车、无线传感器网络、医疗器械、家用电器、RFID识别等领域具有重要的应用价值，而且对电磁理论的发展亦具有重要科学研究价值和实际意义。在中国科协成立五十周年的系列庆祝活动中，无线能量传输技术被列为“10 项引领未来的科学技术”之一。 到目前为止，根据电能传输原理，无线电能传输大致可以分为三类：感应耦合式、微波辐射式、磁耦合谐振式。作为一个新的无线电能传输技术，磁耦合谐振式是基于近场强耦合的概念，基本原理是两个具有相同谐振频率的物体之间可以实现高效的能量交换，而非谐振物体之间能量交换却很微弱。 磁耦合谐振式无线电能传输的传输尺度介于前两者之间，因此也被称之为中尺度（mid-range）能量传输技术，其尺度为几倍的接收设备尺寸（可扩展到几米到几十米）。 除了较大的传输距离，还存在以下优势：由于利用了强耦合谐振技术，可以实现较高的功率（可达到kW）和效率；系统采用磁场耦合（而非电场，电场会发生危险）和非辐射技术，使其对人体没有伤害；良好的穿透性，不受非金属障碍物的影响。因此该技术已经成为无线电能传输技术新的发展方向。
武汉大学教学实验报告 动力与机械学院能源动力系统及自动化专业2013 年11 月10 日
一、实验操作过程 1.在仿真软件packet tracer上按照实验的要求选择无线路由器，一般路由器和PC机构建一个无线局域网，局域网的网络拓扑图如下： 2.按照实验指导书上的表9.1（参数配置表）对路由器，ＤＮＳ服务器，ＷＷＷ服务器和ＰＣ机进行相关参数的配置： 服务器配置信息（子网掩码均为255.255.255.0） 主机名IP地址默认网关 DNS 202.2.2.1 202.2.2.2 WWW 202.3.3.1 202.3.3.3 路由器配置信息（子网掩码均为255.255.255.0） 主机名型号IP地址默认网关时钟频率ISP 2620XM e1/0:202.2.2.2 e1/1:202.3.3.3 s0/0:202.1.1.2 64000 Router2(Server) 2620XM f0/0:192.168.1.1 s0/0:202.1.1.1 Wireless Router Linksys WRT300N 192.168.1.2 192.168.1.1 202.2.2.1 备注：PC机的IP地址将通过无线路由器的设置自动分配 2.1 对router0（sever）断的配置： 将下列程序代码输到router0中的IOS命令行中并执行，对router0路由器进行设置。Router>en Router#conf t
2.3 WWW服务器的相关配置 对www服务器进行与DNS服务器相似的配置，包括它的IP地址，子网掩码，网关等，具体的相关配置图见下图： WWW服务器的相关配置图
《质量管理统计方法》实验报告一 院系数学与统计学院 专业应用统计学 姓名张逸枫 学号20131387056 指导教师张斌 二Ｏ一六年四月二十五日
实验目的： 掌握假设检验，以及过程能力指数的求解，并要求熟练运用minitab软件进行分析。实验内容： 书64页12、13、14及16题 实验过程： 12.有一批枪弹出厂时的初速（单位；米/秒）服从正态分布N（950，），经过一段时间储存后，取9发进行试射，得初速的观察值为： 914 920 910 934 953 945 912 924 940 据经验，枪弹储存后的初速仍服从正态分布，能否认为这批枪弹的初速有显著降低。（取=0.05） 解：设原假设 H储存后初速仍服从正态分布N（950，） 备选假设H1：储存后初速小于950 过程：打开minitab，输入数据，选择协助—假设检验，选择单样本 得出结果
，不服从原假设,接受储存后初速小于950。 13.某公司产品的一个关键参数服从正态分布，为提高该关键参数，一位工程师建议在生产的最后增加一道工序，为检验这道工序是否有用，决定从所生产的产品中随机抽取7件，先测起参数值，然后经过新的这道工序加工后再测其参数，结果如下表，试问再=0.05水平下能否认为这道工序对提高参数值有用？ 解：设原假设：新工序对提高参数无显著作用 备选假设：新工序对提高参数有显著作用 打开minitab, 输入数据，协助—假设检验，选择双样本t，选择
确定，得出结果 30 252015C1 C2 C1 的均值并不显著小于 C2 的均值 (p > 0.05)。 > 0.5 0.1 0.050 否 是 P = 0.228 2 -2 -4 -6 前查找异常数据。 -- 数据分布: 比较样本的位置和均值。用于在解释检验结果之间。 定性。您可以 90% 确信实际差值介于 -5.7672 和 2.3100-- 置信区间: 通过估计样本数据的差值量化与之相关的不确的均值小于 C2。 -- 检验: 没有足够的证据断定，显著性水平为 0.05 时，C1样本数量77均值 22.529 24.257 90% 置信区间(20.20, 24.85) (20.605, 27.909) 标准差 3.1663 4.9729 统计量 C1 C2 -1.7286 (-5.7672, 2.3100) 均值之间的差值* 90% 置信区间 * 所定义的差值为 C1 - C2。 C1 和 C2 的均值的双样本 t 检验 汇总报告 数据分布 比较样本的数据和均值。 均值检验C1 是否小于 C2？ 差值的 90% 置信区间区间是否包含零？ 注释 可知，接受原假设：新工序对提高参数无显著作用。 14.某产品的质量特征X(单位：厘米)服从正态分布，规范限为[90,110]. （1）若该过程的标准差的估计σ ?=2.5，求c ?p ; （2）若该过程均值的估计为μ? =107，求 c pk ?；
无线传感器网络 实验指导书 信息工程学院
实验一 质心算法 一、实验目的 掌握合并质心算法的基本思想； 学会利用MATLAB 实现质心算法； 学会利用数学计算软件解决实际问题。 二、实验容和原理 无需测距的定位技术不需要直接测量距离和角度信息。定位精度相对较低，不过可以满足某些应用的需要。 在计算几何学里多边形的几何中心称为质心，多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。 假设多边形定点位置的坐标向量表示为p i = (x i ，y i )T ，则这个多边形的质心坐标为： 例如，如果四边形 ABCD 的顶点坐标分别为 (x 1, y 1)，(x 2, y 2), (x 3, y 3) 和(x 4,y 4)，则它的质心坐标计算如下： 这种方法的计算与实现都非常简单，根据网络的连通性确定出目标节点周围的信标参考节点，直接求解信标参考节点构成的多边形的质心。 锚点周期性地向临近节点广播分组信息，该信息包含了锚点的标识和位置。当未知结点接收到来自不同锚点的分组信息数量超过某一门限或在一定接收时间之后，就可以计算这些锚点所组成的多边形的质心，作为确定出自身位置。由于质心算法完全基于网络连通性，无需锚点和未知结点之间的协作和交互式通信协调，因而易于实现。 三、实验容及步骤 该程序在Matlab 环境下完成无线传感器中的质心算法的实现。在长为100米的正方形区域，信标节点（锚点）为90个，随机生成50个网络节点。节点的通信距离为30米。 需完成： 分别画出不同通信半径，不同未知节点数目下的误差图，并讨论得到的结果 所用到的函数： 1. M = min(A)返回A 最小的元素. 如果A 是一个向量，然后min(A)返回A 的最小元素. 如果A 是一个矩阵，然后min(A)是一个包含每一列的最小值的行向量。 2. rand X = rand 返回一个单一均匀分布随机数在区间 (0，1)。 X = rand(n)返回n--n 矩阵的随机数字。 ()12341234,,44x x x x y y y y x y ++++++??= ???
信息工程学院通信工程专业 2 班学号321200976 姓名周琪协作者陈玉红教师评定_________________ 实验题目FH-CDMA(跳频码分多址)技术 一、实验目的 1.了解FH-CDMA（跳频码分多址）移动通信原理。 2.了解一种常用的正交跳频序列-RS编码序列。 二、实验内容和要求 1.测量FH-CDMA移动通信实验系统发射端及接收端锁相频率合成器控制电压，了解收发两端频率是否按同一跳频序列同步跳变（同地址FH-CDMA）按不同跳频序列跳变（不同地址FH-CDMA）。 2.测量同地址与不同地址FH-CDMA发射端及接收端的有关信号与数据。 三、实验报告要求 1.整理实验记录，画出图1-3所示FH-CDMA系统在同地址同步FH-CDMA工作方式下，跳频工作过程图及数据传输处理波形图，结合不同地址FH-CDMA工作方式下接收端接收不到发端信号、AF0输出恒一片噪声的情况，说明FH-CDMA的基本工作原理。 1、uct及ucr 2、占空比分别为0.9和0.1时的输出波形 3、发端D1及收端AFO、DK1、DK2、CLK、DK波形 D1与AFO D1与DK1
D1与DK2 D1与CLK D1与DK 六、思考题 1.结合不同地址FH-CDMA工作方式下接收端接收不到发端信号、AFO输出恒为一片噪声的情况，说明FH-CDMA的基本工作原理。 答：FH－CDMA的基本原理是优选一组正交跳频码（地址码/扩频码），为每个用户分配一个唯一的跳频码，并用该跳频码控制信号载频在一组分布较宽的跳频集中进行跳变。可将FH－CDMA看作是一种由跳频码控制的多进制频移键控（MFSK）。从每一时隙来看也可以将其视为一种FDMA；但与普通FDMA的最大不同是，FH－CDMA的频率分配是由一组相互正交的具有伪随机特性的跳频码来控制实现的，仍然将其归属于码分多址，同时它又是一种扩频多址。因为，虽然单独从每一跳变时隙的内部来看，FH－CDMA是一个窄带系
本科实验报告 课程名称：无线网络应用 姓名： 学院： 系： 专业： 学号： 指导教师：张昱，史笑兴，李惠忠 2014年11月25日
实验报告 课程名称： 无线网络应用 指导老师： 张昱，史笑兴，李惠忠 成绩：________________ 实验名称：虚拟服务器、防火墙等无线网络安全性配置实验 实验类型： 设计 同组学生姓名： __ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤（必填） 五、实验结果与分析（必填） 六、讨论、心得（必填） 一、实验目的和要求 1. 虚拟服务器实验： 了解虚拟服务器的原理和应用 熟悉TP-LINK 无线路由器的虚拟服务器的设置方法 熟悉TP-LINK 无线路由器的WEP 安全模式的设置方法 2. IP 过滤及DMZ 实验： 了解防火墙IP 过滤的原理和应用 熟悉TP-LINK 无线路由器的DMZ 主机的设置方法 熟悉TP-LINK 无线路由器的WPA-PSK 安全模式和IP 过滤的设置方法 二、实验内容和原理 1.设置内网的Web Server 和FTP Server 为两个虚拟服务器，允许外网的客户机进去访问它们。并且无线路由器采用WEP 安全模式（包括数据加密和身份验证）。 将内网中需要为外网用户提供HTTP 或FTP 等服务的主机的相应服务端口映射到无线路由器的WAN 口，从而实现从外网访问内网。内网中被映射的为外网提供服务的主机就是虚拟服务器。 2.设置内网的PC1为DMZ 主机，允许外网的客户机PC3进去访问PC1上面的Web 及FTP 等所有服务。并且无线路由器采用WPA-PSK 安全模式（包括数据加密和身份验证）。 在集成路由器中，可设置非军事区DMZ 来允许外部网络主机访问内部网络中的服务器。启用非军事区时，外部网络主机可访问内部指定DMZ 服务器上的所有端口。 三、主要仪器设备 无线路由器1台（包括电源变压器1个） 2.直通线1根、PC 机3台 四、操作方法和实验步骤 虚拟服务器实验： 1. 利用网线通过有线方式连接到无线路由器的LAN 口，设置无线路由器的SSID 和频段等无线参数。 2. 进入“无线设置”中的“无线安全设置”选择安全模式为WEP ，然后选择认证类型为“自动”或 “开放模式”，选择WEP 密钥格式为“ASCII 码”，设定为12345，密钥1的密钥类型选为64位。重启无线路由器。 专业： 姓名： 学号： 日期： 2014/11/06 地点： 东四418,419
实验1 工序能力调查实验 一、实验目的 掌握数据的抽样方法以及质量数据的统计分析方法，熟练操作Minitab软件，掌握统计分析图形的绘制，理解工序不合格品率与工序能力指数的关系。 二、实验仪器 装有Minitab软件的计算机。 三、实验步骤 实验内容： 收集待分析质量数据50组，用Minitab软件对质量数据进行分析，绘制相关分析图形，并根据分析结果估算工序不合格品率。 实验步骤： 在4M1E条件基本相同的前提下，收集待分析质量数据50组。 1.用Minitab软件对质量数据进行分析（分布规律和变化趋势，进行正态性检验）； 2.用软件绘制相关分析图形并根据分析结果估算工序不合格品率。 四、实验结果 1.绘制直方图；
2.分布形状拟合； 如上图所示，成份C的数据分布曲线是近似正态分布。 3.成份C的数据变化趋势分析 4.工序能力
5.估计工序不合格品率 p=2-Ф[3C p（1+k]-Ф[3C p（1-k]=2-0.934389-0.855587=0.210024 实验2 工序质量控制实验 一、实验目的 掌握质量控制图的原理及绘制方法，掌握控制图的判异准则，学会根据控制图对工序状态进行判断。 二、实验仪器 装有Minitab软件的计算机。 三、实验内容及步骤 实验内容： 利用实验一收集数据，对其进行分组数据分组，应用Minitab的Control Chart模块，绘制工序控制图（xbar-s）并根据控制图对工序状态进行判断。 该钢铁公司内部采取以下判异准则来检验异常原因： 检验1：有1 个点离开中心线的距离超过3 倍标准差 检验2：连续7 个点在中心线的同一侧 检验3：连续7 个点有上升趋势或下降趋势 实验步骤： 1.收集50组车轴钢成份（C、Si、Mn、P、S、Al）化验数据
· RFID通讯技术试验 专业: 物流工程 班级: 物流1201 学生: 学号: 指导教师:
一.前言 射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。 无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之，也可以嵌入被追踪物体之。 许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。 某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。 二．实验目的 1. 了解RFID相关知识，了解RFID模块读写IC卡数据的原理与方法（电子钱包试验）；
2. 模拟企业生产线上的物料跟踪情况，掌握RFID的应用（企业物流采集跟踪系统演示）。 三．实验原理 1. 利用RFID模块完成自动识别、读取IC卡信息，实现RFID电子钱包的功能，给IC卡充值、扣款（电子钱包试验）； 2．利用4个RFID模块代替4个工位，并与软件系统绑定（添加，删除），由IC卡模拟物料的移动，并对物料在生产线上所经过的工位的记录进行查询，而且可以对物料的当前工位定位。 四．实验设备 《仓库状态数据检测开发系统》试验箱、IC卡、、锂电池、ZigBee通讯模块、RFID阅读器，ID卡、条码扫描器。 五．实验过程 5.1电子钱包试验 （1）先用电源线将试验箱连上电源，打开电源开关，然后打开Contex-A8电源开关，如图1所示。
质量管理实验 实验一质量数据测定 一、实验任务 以减速器中的轴（输入轴和输出轴）为对象进行抽样检测，对测得的数据分别进行质量检验。 二、实验目的及训练要点 1）了解抽样的基本原理和方法。 2）了解测试仪器的选择、调整技巧。 3）了解测量数据的质量判定与检验。 三、实验内容 数据测试工作是工业企业生产的重要环节，是质量管理的一项基础工作，是确保产品质量的重要手段和方法，并且它可为各类质量问题的统计分析提供科学的依据，本次实验的主要内容包括： 1）外径千分尺的调整和校正。 2）游标卡尺的调整和校正。 3）减速器中各个轴（输入轴和输出轴）的外径宽度的抽样测量。 4）对所测数据进行处理和质量判定。 5）完成实验报告的攥写。 四、实验设备、仪器、工具及资料 外径千分尺1把，游标卡尺1把，减速器50个，标准件一组。
五、实验步骤 1.准备工作 1）熟悉“实验数据记录表”及检测仪器的使用方法。 2）准备所需资料，确定待选取的抽样方法及与之适宜的测量工具。 2.外径千分尺的调整和校正 外径千分尺主要用于工件的外尺寸测量。使用前应将测量面仔细擦净，检查或调整零位到正确位置。调整步骤如下： 1）校正或调整零位方法： 转动测力装置，使两测量面轻轻地接触（＞25mm的外径千分尺应用校对量杆校正），当听到棘轮摩擦声时，即为零位。若此时不是零位则将固定套管上的螺钉松开用扳手转动固定套管使零位对准，然后紧固固定套管上的螺钉； 2）压线或离线的调整： 当微分筒压线或离线超过标准规定时，则松开取下测力装置，并取下盖板，取下微分桶及锥套，将锥套向前移或向后退来调整压线或离线，锥套向前移调压线，锥套向后移调离线，调好后将微分筒，及锥套装上，零位对准，盖上盖板。将测力装置装上拧紧则调整完毕。 3）测量时必须使用测力装置，以恒定测量压力进行测量，禁止测量运动的被测物。 3.游标卡尺的调整和校正 游标卡尺用于工件的内、外尺寸，外尺寸、深度、台阶等尺寸的测量。
无线传感器网络实验报告 Contiki mac协议与xmac协议的比较 1.简介 无线传感器网络（wireless sensor networks,WSN）节点由电池供电，其能力非常有限，同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素，节点能源一般不可补充。因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。 WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗，其中通信能耗所占的比重最大，因此，减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。同时，研究表明节点通信时Radio模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同，所以要想节能就需要最大限度地减少Radio模块的侦听时间（收发时间不能减少），及减小占空比。 传统的无线网络中，主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等，不需要考虑能量消耗，Radio模块不需要关闭，所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN，各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以分成许多类型，其中根据信道访问策略的不同可以分为： X-MAC协议 X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进，改进了其前导序列过长的问题，将前导序列分割成许多频闪前导（strobed preamble），在每个频闪前导中嵌入目的地址信息，非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。 X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔，用以侦听接收节点的唤醒标识。接收节点利用频闪前导之间的时间间隔，向发送节点发送早期确认，发送节点收到早
期确认后立即发送数据分组，避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。 X-MAC还设计了一种自适应算法，根据网络流量变化动态调整节点的占空比，以减少单跳延时。 优点： X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点，因而发送延时和收发能耗都比较小；节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。 缺点： 节点每次醒来探测信道的时间有所增加，这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。而且分组长度、数据发送速率等协议参数还需进一步确定 X-MAC原理图如图3所示： ContikiMAC协议 一．ContikiMAC协议中使用的主要机制： 1.时间划分
3.5 无线数据传输控制实验 3.5.1 实验目的 1. 在ZX2530A 型CC2530 节点板上运行自己的程序。 2 .通过发送命令来实现对其它节点的外设控制。 3.5.2 实验内容 实验中一个节点通过射频向另一个节点发送对LED 灯的控制信息，点亮LED 灯或让LED 熄 灭，节点接收到控制信息后根据控制信息点亮LED 或让LED 熄灭。 3.5.3 实验设备及工具 1.硬件：ZX2530A 型CC2530 节点板、USB 接口的仿真器，PC 机Pentium100 以上。 2.软件：PC 机操作系统WinXP、IAR 集成开发环境、串口监控程序。 3.5.4 实验原理 LED 灯连接到CC2530 端口P1_0，程序中应在初始化过程中对LED 灯进行初始化，包括端口 方向的设置和功能的选择，并给端口P1_0 输出一个高电平使得LED 灯初始化为熄灭状态。无线 控制可以通过发送命令来实现，在main.c文件中中添加宏定义#define COMMAND 0x10，让发送
数据的第一个字节为COMMAND，表明数据的类型为命令，同时，发送节点检测用户的按键操作当 检测到用户有按键操作时就发送一个字节为COMMAND 的命令。当节点收到数据后，对数据类型进 行判断，若数据类型为COMMAND，则翻转端口P1_0 的电平（在初始化中已将LED 灯熄灭）。即可， 实现LED 的状态改变。 3.5.5 实验步骤 1. 打开工程，在“物联网光盘\无线射频实验\5 无线控制”文件夹下 2. 将节点类型变量NODE_TYPE 设置为0，编译工程，并下载到ZX2530 节点板中，作为接收节点。 3. 将节点类型变量NODE_TYPE 设置为1，编译工程，并下载到ZX2530 节点板中，作为发送节点。 4. 复位接收节点和发送节点。 5．按下发送节点板上的key1 按键，观察接收节点上led 显示情况 6. 在主程序中添加一个宏定义#define LED_MODE_BLINK 0x02，在对数据的解析中添加对 LED_MODE_BLINK 的解析，让LED 灯每隔250 毫秒闪烁一次，让发送节点发送的数据为 LED_MODE_BLINK （代替LED_MODE_ON，紧接在COMMAND
无线传感器网络 题目：DV-hop定位算法 学生： 学号： 完成时间： 2014.5.121
一、实验目的 1、掌握matlab工具的使用方法。 2、了解DV-hop算法原理，熟悉DV-hop算法代码，分析DV-hop算法实验结果。 二、实验原理 DV-hop算法概述 （一）基本思想： 3、计算位置节点与犀鸟节点的最小跳数 4、估算平均每跳的距离，利用最小跳数乘以平均每条的距离，得到未知节点与信标节点之间的估计距离 5、利用三遍测量法或者极大似然估计法计算未知节点的坐标 （二）定位过程 1、信标节点向邻居节点广播自身未知信息的分组，其中包括跳数字段，初始化为0 2、接受节点记录具有到每条信标节点的最小跳数，忽略来自一个信标节点的较大跳数的分组，然后将跳数数值加1，并转发给邻居节点 3、网络中所有节点能够记录下到每个信标节点最小跳数 （三）计算未知节点与信标节点的实际跳段距离
1、每个信标节点根据记录的其他信标节点的位置信息和相距跳数，估 算平均每跳距离 2、信标节点将计算的每条平均距离用带有生存期字段的分组广播至网络中，未知节点仅仅记录接受到的第一个每跳平均距离，并转发给邻居节点 3、未知节点接受到平均每跳距离后，根据记录的跳数，计算到每个信标节点的跳段距离 （四）利用三边测量法或者极大似然估计法计算自身位置 4、位置节点利用第二阶段中记录的到每个信标节点的跳段距离，利用三边测量法或者极大似然估计法计算自身坐标 三、实验容和步骤 DV-hop代码如下： function DV_hop() load '../Deploy Nodes/coordinates.mat'; load '../Topology Of WSN/neighbor.mat'; if all_nodes.anchors_n<3 disp('锚节点少于3个,DV-hop算法无法执行'); return; end %~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~最短路经算法计算节点间跳数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ shortest_path=neighbor_matrix; shortest_path=shortest_path+eye(all_nodes.nodes_n)*2; shortest_path(shortest_path==0)=inf;
实验一无线通信系统（图像传输）实验 一、实验目的 1、掌握无线通信（图像传输）收发系统的工作原理； 2、了解各电路模块在系统中的作用。 二、实验内容 a)测试发射机的工作状态； b)测试接收机的工作状态； c)测试图像传输系统的工作状态； d)通过改变系统内部连接方式造成对图像信号质量的影响来了解各电路模块的作用。 三、无线图像传输系统的基本工作原理 发射设备和接收设备是通信设备的重要组成部分。其作用是将已调波经过某些处理（如放大、变频）之后，送给天馈系统，发向对方或转发中继站；接收系统再将空间传播的信号通过天线接收进来，经过某些处理（如放大、变频）之后，送到后级进行解调、编码等。还原出基带信息送给用户终端。为了使发射系统和接收系统同时工作，并且了解各电路模块在系统中的作用，通过实验箱中的天线模块和摄像头及显示器，使得发射和接收系统自闭环，通过图像质量来验证通信系统的工作状态，及各个电路模块的作用和连接变化时对通信或图像质量的影响。 以原理框图为例，简单介绍一下各部分的功能与作用。摄像头采集的信号送入调制器进频率调制，再经过一次变频后、滤波（滤去变频产生的谐波、杂波等）、放大、通过天线发射出去。经过空间传播，接收天线将信号接收进来，再经过低噪声放大、滤波（滤去空间同时接收到的其它杂波）、下变频到480MHz，再经中频滤波，滤去谐波和杂波、经视频解调器，解调后输出到显示器还原图像信号。 四、实验仪器 信号源、频谱分析仪等。 五．测试方法与实验步骤 （一）发射机测试 图1原理框图 基带信号送入调制器，进行调制(调幅或调频等调制),调制后根据频率要求进行上变频,变换到所需微波频率,并应有一定带宽,然后功率放大，通过天线发射或其它方式传播。每次变频后,会相应产生谐波和杂波，一般变频后加响应频段的滤波器,以滤除谐波和杂波。保证发射信号的质量或频率稳定度。另外调制器或变频器本振信号的稳定度也直接影响发射信号的好坏，因而，对本振信号的
实验报告课程名称：无线通信与网络 实验项目：matlab仿真实验 实验地点： 专业班级：学号： 学生姓名： 指导教师： 2013年4月12日
实验1 卷积编码和译码的matlab仿真实现 一、实验目的 了解掌握如何使用matlab来进行卷积编码和译码的仿真。 二、实验内容 1、SIMULINK仿真模块的参数设置以及重要参数的意义 2、不同回溯长度对卷积码性能的影响 3、不同码率对卷积码误码性能的影响 4、不同约束长度对卷积码的误码性能影响 三、基本原理 本实验分为卷积编码和卷积译码两部分： 卷积编码的最佳译码准则为：在给定已知编码结构、信道特性和接收序列的情况下，译码器将把与已经发送的序列最相似的序列作为传送的码字序列的估值。对于二进制对称信道，最相似传送序列就是在汉明距离上与接收序列最近的序列。 卷积码的译码方法有两大类：一类是大数逻辑译码，又称门限译码(硬判决)；另一种是概率译码(软判决)，概率译码又分为维特比译码和序列译码两种。门限译码方法是以分组码理论为基础的，其译码设备简单，速度快，但其误码性能要比概率译码法差[2]。 当卷积码的约束长度不太大时，与序列译码相比，维特比译码器比较简单，计算速度快。维特比译码算法是1967年由Viterbi提出，近年来有大的发展。目前在数字通信的前向纠错系统中用的较多，而且在卫星深空通信中应用更多，该算法在卫星通信中已被采用作为标准技术。 采用概率译码的基本思想是：把已接收序列与所有可能的发送序列做比较，选择其中码距最小的一个序列作为发送序列。如果发送L组信息比特，那么对 于(n,k)卷积码来说，可能发送的序列有2kL个，计算机或译码器需存储这些序列并进行比较，以找到码距最小的那个序列。当传信率和信息组数L较大时，使 得译码器难以实现。维特比算法则对上述概率译码做了简化，以至成为了一种实
Central South University 无线传感器网络实验报告 学院: 班级: 学号: 姓名: 时间: 指导老师：
第一章基础实验 1 了解环境 1.1 实验目的 安装 IAR 开发环境。 CC2530 工程文件创建及配置。 源代码创建，编译及下载。 1.2 实验设备及工具 硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 节点板一块，USB 接口仿真器，PC 机 软件：PC 机操作系统 WinXP，IAR 集成开发环境，TI 公司的烧写软件。 1.3 实验内容 1、安装 IAR 集成开发环境 IAR 集成开发环境安装文件所在光盘目录：物联网光盘\工具\C D-EW8051-7601 2、ZIBGEE 硬件连接 安装完 IAR 和 Smartrf Flash Programmer 之后，按照图所示方式连接各种硬件，将仿真器的 20 芯 JTAG 口连接到 ZX2530A 型CC2530 节点板上，USB 连接到 PC 机上，RS-232 串口线一端连接ZX2530A 型 CC2530 节点板，另一端连接 PC 机串口。 3、创建并配置 CC2530 的工程文件
IAR 是一个强大的嵌入式开发平台，支持非常多种类的芯片。IAR 中的每一个 Project，都可以拥有自己的配置，具体包括 Device 类型、堆/栈、Linker、Debugger 等。 （1）新建 Workspace 和 Project 首先新建文件夹 ledtest。打开 IAR，选择主菜单 File -> New -> Workspace 建立新的工作区域。 选择 Project -> Create New Project -> Empty Project，点击 OK，把此工程文件保存到文件夹 ledtest 中，命名为：ledtest.ewp（如下图）。 （2）配置 Ledtest 工程 选择菜单 Project->Options...打开如下工程配置对话框
专业班级：软件工程131班姓名：王凯 学号：139074159 指导教师：李伟 2016-05-13
我们生活在一个快速变迁，社会经济大跨步向前迈跃的时代，市场经济突飞猛进，形成了一个多元化市场。在信息系统集成行业中，人们越来越认识到了项目管理的重要性。只有通过不断的学习和进行科学化的实施项目管理，才能使我们在整个项目中满足项目要求，降低项目成本、缩短项目工期、确保项目质量，最终达到用户需求和保障公司的利益。项目管理包括项目范围管理、项目时间管理、项目成本管理、项目质量管理、人力资源管理、项目沟通管理、项目风险管理、项目采购管理和项目整体管理。 项目整体管理包括保证项目各要素相互协调所需要的过程，它需要在相互影响的项目目标和方案中做出平衡，以满足或超出项目干系人的需求和期望。 项目整体管理是在计划实施执行中将项目整体计划目标按步实施展开并转变成项目产出物的管理过程。是一项从项目开始到项目结束的全局性管理工作。实际执行项目时，为了更好完成项目标、任务和计划，我们还要在项目管理中进行综合变更控制。项目整体管理可使用于项目管理的每个阶段。
目录 1、项目概述 (1) 2、工作任务(Statement Of Work,SOW)书 (1) （一）整体要求 (1) （二）系统逻辑模型 (2) （三）系统功能描述 (4) （四）应达到的技术指标和参数 (4) 3、项目进度计划 (5) （一）分解项目工作 (5) （二）项目工作关系表 (6) （三）项目甘特图 (7) （四）网络进度计划图 (8) （五）里程碑计划 (10) 4、项目规模成本估算 (10) （一）分解项目工作 (10) （二）项目规模估算表 (12) （三）计算开发成本 (13) （四）计算管理、质量成本 (13) （五）直接成本 (13) （六）计算间接成本 (14)
无线传感器网络 随着计算机技术、网络技术与无线通信技术的迅速发展，人们开始将无线网络技术与传感器技术相结合，无线传感器网络（WSN，wireless sensor network）应运而生。它由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线的方式形成的一个多跳的自组织网络，不仅可以接入Internet，还可适用于有线接入方式所不能胜任的场合，提供优质的数据传输服务。微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）、超大规模集成电路技术（VLSI，Very-Large-Scale-Integration systems）和无线通信技术的飞速发展，使得它的应用空间日趋广阔，遍及军事、民用、科研等领域；但由于网络结点自身固有的通信能力、能量、计算速度及存储容量等方面的限制，对无线传感器网络的研究具有很大的挑战性和宽广的空间。本实验系统采用IEEE802.15.4和Zigbee协议实现了多个传感器节点之间的无线通信，通过对本实验提供的软件操作以及对路由的观察，能够使学生对无线传感器网络的组网过程、路由协议有一个较为深入的理解。 1 目的要求 （1）理解并掌握无线传感器网络的工作原理及组网过程。 （2）理解无线传感器网络的路由算法。 2 基本原理 2.1 概述 微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小的体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等功能。部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织网络，即无线传感器网络，这些节点可以协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。 2.2 无线传感器网络结构 无线传感器网络是一种特殊的Ad-hoc网络，它是由许多无线传感器节点协同组织起来的。这些节点具有协同合作、信息采集、数据处理、无线通信等功能，可以随机或者特定地布置在监测区域内部或附近，它们之间通过特定的协议自组织起来，能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。 无线传感器网络典型的体系结构如图1所示，包括分布式传感器节点、网关、互联网和监控中心等。在传感器网络中，各个节点的功能都是相同的，它们既是信息包的发起者，也是信息包的转发者。大量传感器节点被布置在整个监测区域中，每个节点将自己所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合之后传送给用户，数据传送的过程是通过相邻节点的接力传送方式传送给网关，然后再通过互联网、卫星信道或者移动通信网络传送给最终用户。用户也可以对网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据等。
篇一：无线通信实验报告 无线通信 实验报告 院系名称：信息科学与工程学院 专业班级：电子信息工程10级1班 学生姓名： 学号： 授课教师：杨静 2013 年 10 月 24 日 实验一qpsk信号的误码率仿真 1. 实验分析 四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。 2. 源代码： close all;clc;clear all; snr_db=[0:1:12]; sum=10000; data= randsrc(sum,2,[0 1]); [a1,b1]=find(data(:,1)==0&data(:,2)==0); message(a1)=-1-j; [a2,b2]=find(data(:,1)==0&data(:,2)==1); message(a2)=-1+j; [a3,b3]=find(data(:,1)==1&data(:,2)==0); message(a3)=1-j; [a4,b4]=find(data(:,1)==1&data(:,2)==1); message(a4)=1+j; a=1;tb=1;eb=a*a*tb; p_signal=eb/tb; no=eb./(10.^(snr_db/10)); p_noise=p_signal*no; sigma=sqrt(p_noise); for eb_no_id=1:length(sigma) noise1=sigma(eb_no_id)*randn(1,sum); noise2=sigma(eb_no_id)*randn(1,sum); receive=message+noise1+noise2*j; resum=0; total=0; m1=find(angle(receive)<=pi/2&angle(receive)>0); remessage(1,m1)=1+j; redata(m1,1)=1; redata(m1,2)=1;
《无线传感网技术》实验二 班级：微电子1102 学号：0301110213 姓名：王绪安 一、实验目的 通过仿真实验，掌握无线传感网络联通率与通信半径以及节点数目之间的关系。 二、实验内容 （1）在不同节点数目n 情况下，用Matlab 拟合出连通率与通信半径的关系曲线。 （2）在不同通信半径R 情况下，用Matlab 拟合出连通率与节点数量n 的关系曲线。 三、实验思路分析过程（包括程序说明） 用计算机语言编写图的连通性判断算法，判断节点是否连通以及确定连通分支的个数，Warshell 算法实现方法 Warshell 算法 Warshell 算法可解决图是否连通的问题, 而且效率很高。在该算法中，矩阵P 是判断矩阵，1=ij p 表示从i 到j 连通，0=ij p 表示从i 到j 不连通。T 矩阵是模拟节点的两两直接连通矩阵T ij =1表示从i 到j 连通，T ij =0表示从i 到j 不连 通。 (1)置新矩阵 P:= T ; (2）k=1.....9，P=P*T ；循环叠乘得出最终连通矩阵。 （3）对P 矩阵P ij 进行连续判断，若有P ij <=0，则该图不连通，跳出循环。 （4）重复上面操作1000次，累计连通图的次数n,得出连通率。 四、实验程序 （1）在不同节点数目n 情况下，用Matlab 拟合出连通率与通信半径的关系曲线。 rate_1 = zeros(1,100); r=0.01:0.01:1; for k=1:1:100 for number=1:1:1000 flag_overflow=1; x=rand(10,1);
y=rand(10,1); for num=1:1:10 for sec_num=1:1:10 if(sqrt((x(num)-x(sec_num))^2+(y(num)-y(sec_num))^2) 电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计 1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示： 1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。 图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。移动通信原理课程设计_实验报告_321321
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