基于LoRa无线网络的舰船温度、压力传感器节点设计与实现

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随着现代化舰船设备信息交互需求的日益增长,传统有线电缆的数量和重量也相应增加。在内部空间有限的情况下,有线数据传输逐渐成为制约舰船信息化的重要因素。无线传感器具有网络规模大,节点布置灵活方便等优点。无线传感器应用在船舶上可节约布线、方便随着技术发展增加传感器检测节点、提高舰船自动化水平等优点。本论文首先对国内外舰船环境无线传感器发展趋势和在舰船环境无线传感器的现状做出分析,介绍了目前比较先进的无线传输技术,并结合本项目节点实际需求,从节点适用性、可靠性、功耗以及抗干扰能力出发,提出一套基于LoRa无线网络的舰船温度、压力传感器节点的软硬件设计方案,该传感器工作在舰船舱室环境;随后对舰船舱室环境下的无线采集节点的工作原理和系统构架进行了分析,针对项目任务指标,设计实现了基于STM32L052超低功耗核心处理器的嵌入式系统硬件模块电路,分别是:电源模块、通讯模块和变送器模块电路;接着根据整个采集节点工作流程,编程实现了节点软件设计,包括基于ARM构架执行于MCU内部的串口初始化程序、Modbus协议和基于LoRa无线网络执行于sx1276通讯芯片的发送程序和抗干扰跳频程序。在完成整个传感器开发后,本论文最后对无线节点进行了调试与实验分析。实验结果表明,无线传感器能正确读取温度、压力数据,并通过LoRa传输数据到达网关,数据准确,且在遇到干扰信号之后可以通过跳频到另一个频率正确发送数据到网关,功能达到预期,满足设计需求。
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