科研项目申请书

一、所立项目研究内容

物联网通过各种前端信息传感器，把观测的对象与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化监控和管理。它是智能感知、识别、普适计算、泛在网络的融合，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

随着新兴无线传感网发展起来的ZigBee通信技术主要应用在短距离通信且数据传输速率不高的设备之间。可实现几百个终端节点联网，实现多跳远距离、大面积覆盖，支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。ZigBee通信特点是低功耗、高可靠性、

强抗干扰性，布网容易，通过无线中继器可以非常方便地扩大网络覆盖范围，

本申请项目主要研究智能家居应用中对无线通信模块的两大方面要求：自组网能力及低功耗特性，通过分析现有通用物联网无线芯片的特性，根据不同芯片的硬件物理功耗控制特性及软件协议栈支持特性作对比，选择和开发更简单、低功耗、更安全的短距离无线通信手段。

主要研究内容有以下三个部分组成：

1•收集分析现有通用物联网无线芯片的无线组网特性、低功耗控制特性；（调研）（1）芯片硬件物理功耗控制特性对比分析研究；

（2）软件支持协议栈及组网能力特性分析研究；

2•低功耗短距离无线通信电路开发；（研发）

3.开发电路实际家居环境现场性能测试、分析总结。（测试、总结）

具体研究内容：

1•收集分析现有通用物联网无线芯片的无线组网特性、低功耗控制特性:

目前物联网常用三种免费频段433MHz、780MHz、2.4GHz:

433 MHz频段芯片：目前已有成熟商用芯片的如：Ti公司CCIxxx系列，Ralink, Realtek, Airoha公司等。CC1000发射频率是通过内部的频率合成器来配置的，可配置的范围为300~1000MHz，适合应用跳频协议，一般可配出10或20个频点；芯片灵敏度为一

109dBm，并可自动校准，可编程输出功率为20dBm~l0dBm，通信速率可达76 Kbps。

780 MHz频段芯片：目前成熟商用的已有Atmel公司针对中国WPAN 780MH®段专门开发的Zigbee应用芯片AT86RF212

2.4 GHz频段低功率无线收发芯片：比如Ti公司CC24xx CC25xx系列；Nordic 公司的nRF24xx系列等。

基于以上三种不同频段的芯片，研究他们的功耗特性。

（1 ）芯片硬件物理功耗控制特性对比分析研究；：

智能家居应用中许多都是电池供电，电路在不活动时要作严格低功耗控制，功耗主要和以下几个方面有关

芯片及电路在正常工作及休眠时的功耗大小

正常工作转休眠的控制；由休眠唤醒，转为正常工作状态的控制方式要从以上对具体复杂环境的通信传输条件分析中得出对无线传输有利的条件，以及不利的条件，选择相应合适的传输频段。

（2）软件支持协议栈及组网能力特性分析研究：芯片对无线自组网组网协议栈支持能力对比；支持的无线自组网规模及特性分析研究；

2、开发电路低功耗短距离无线通信电路开发；

（研发）

基于以上调研，开展无线通信电路的开发，结合物联网的典型家居应用，关注模块 的组网能力及低功耗特性两个主要方面。

3、开发电路实际家居环境现场性能测试、分析总结。

（测试、总结）

选择有代表性的家庭或楼层环境进行现场测试，

收集测试数据及结果，改进通信电

路，并对传输性能进行分析比较，形成研究报告，汇报总结。着重以下两个方面性能：

（1） 自组网能力指标测试；

（2） 满足组网性能指标下的电路低功耗特性测试；

项目进度安排

：

主要研究阶段 （起止时间）

阶段预期成果 成果形式

前期

2016.10 — 2016.12 资料查阅、分析、项目 总

体规划

调研报告； 项目执行计

划书及详 细时间表

中期

2017.01 — 2017.04 初步完成硬件电路设计

硬件电路

后期

2017.05 —

2017.08 软件编写及调试 实物及测试系统

2017.09 — 2017.10

改进、总结； 项目结题验收

实物+论文

二、目前已有资源情况

目前已经掌握大量物联网无线通信芯片、电路、模块的资料素材，对其中几种无线 通信模块已经进行初步的无线组网调试及低功耗控制。下一步可安排参与项目的本科 生扩大研究范围，并提出更高的控制指标，锻炼参与项目学生的各方面能力。

项目需要的主要仪器设备，如数字示波器、频谱仪、逻辑分析仪等已经基本具备， 调试测试

电路用的工具也基本具备。

参与指导项目的老师有我校通信学科的带头人，主持物联网、无线传感网领域的项目，项目经验丰富。同时项目指导老师还有通信实验室的几位老师，长期从事通信网、光线通信、通信原理教学及实验工作，可以为学生提供具体工作过程的硬件制作、软件编程调试方面的指导。

三、该项目在哪些方面对学生进行训练

从以下几个方面对学生的科研进行基础性训练：

1、查阅资料、翻译资料、行业应用需求调研；

2、结合专业特点，开发无线通信实验电路；

3、选择典型应用环境，搭建实验测试系统平台

4、现场测试、数据分析；

5、总结并改进实验及测试工作

四、项目经费预算与用途.

经费预算及用途（元）

五、项目预期成果

1、以参与项目组的本科学生为主，在指导老师指导下，由学生完成申请项目的方案制定、

申请书的细化、进度安排的具体执行、调整及分工，加强参与项目组的大学本科生的创新精神与实践能力培养；通过本科学生结合所学专业课程，使学生更多地接受科学研究基本训练。同时基于专业学习又提高实践动手能力

2、激励参与项目组的优秀拔尖人才继续攻读硕士学位，实现学生本科、研究生阶段的科研

持续性与连贯性。

3、参与的学生发表一篇以上三类以上文章或申请一项专利。