【正文】 .......................................................................................... 5 嵌入式系統(tǒng)概述 ........................................................................................................................ 9 智能化驅鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡節(jié)點模塊介紹 ....................................................................................... 18 程序的開發(fā)編譯 ...................................................................................................................... 31 智能化驅鳥機器人 SD 卡驅鳥聲音存儲電路設計 ................................................................ 38 智能誘導聲驅炮.................................................................................................................................. 45專利.................................................................................................................................................................... 52本文首先對該項目（濟南空軍后勤部機場驅鳥系統(tǒng)）中的鳥情信息采集管理系統(tǒng)使用中出現(xiàn)的問題進行了分析，并提出了解決方案，主要針對解決以下問題：缺乏驅鳥聯(lián)動設備，沒有做到有效解除鳥情，無線傳感器網(wǎng)絡缺乏穩(wěn)定性，鳥情采集設備智能性不足，同時研制了聯(lián)動驅鳥機器人和誘導式調頻廣播聲驅炮。關鍵詞：鳥撞；聯(lián)動驅鳥設備；鳥情采集設備；調頻廣播；中圖分類號：TN921第一章 緒論 引言鳥撞是指高速運行在空中或者地面的飛機與空氣中的鳥類碰撞造成的事故。世界各國相關行業(yè)的專家都在努力尋求一種有效的方法避免鳥撞飛機事故的發(fā)生，所以對機場區(qū)域的鳥情信息采集、長期的分析處理，對航空業(yè)的發(fā)展有著長遠的意義，同時將驅鳥設備和機場的鳥情信息緊密聯(lián)系起來，實現(xiàn)了驅鳥工作的高效準確性，避免了驅鳥設備盲目動作，降低了機場驅鳥設備長期單調重復動作的可能性，應對了鳥類對驅鳥設備的耐受性問題。機場舊的驅鳥設備破舊落后，驅鳥無效，本文所研究的聯(lián)動驅鳥設備將驅鳥設備的動作和鳥情信息緊密聯(lián)系，根據(jù)鳥情信息制定有針對性的驅鳥命令，開啟特定的驅鳥設備，避免了驅鳥設備的盲目啟動，應對了鳥類對驅鳥設備的適應性，改善了驅鳥設備的效果。（3）物理驅鳥，物理方法主要包括驅鳥刺、引導式驅鳥[10]和網(wǎng)捕獵殺等。（5）生態(tài)驅鳥，生態(tài)驅鳥主要是種綠引鳥，在不影響飛機航行的區(qū)域建立適合鳥類生活的環(huán)境，同時整治機場周圍的生態(tài)環(huán)境，減少鳥類的數(shù)量[12]，鳥類的生存離不開三個方面：水、食物、巢。目前國內外驅鳥的研究趨勢是尋求的驅鳥方法正在一步一步的和高科技結合，采用高科技的手段智能化驅鳥。 本文的主要研究內容本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機場智能化驅鳥系統(tǒng)采用 Zigbee 技術、短波技術在機場組建無線鳥情指令傳輸網(wǎng)絡，利用嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、GPS、調頻技術等研制鳥情采集設備和聯(lián)動驅鳥設備，通過無線網(wǎng)絡將鳥情采集設備、聯(lián)動驅鳥設備和數(shù)據(jù)庫管理平臺結合起來，實現(xiàn)了機場鳥情信息和聯(lián)動驅鳥緊密聯(lián)系，提高了驅鳥效果。 本文的創(chuàng)新點（1）采用無線驅鳥網(wǎng)絡將機場鳥情信息和聯(lián)動驅鳥設備緊密聯(lián)系起來，過去舊的驅鳥設備單調重復動作，應對了鳥類對驅鳥設備的耐受性問題，同時驅鳥設備的在線管理可以實現(xiàn)驅鳥動作的多變性，實現(xiàn)了因地制宜、因時制宜。主要體現(xiàn)了安全性、規(guī)模性和流動性的特點。數(shù)據(jù)采集技術廣泛應用在各個領域。典型的例子有交通卡、智能家居、工業(yè)和樓宇自動化等。無線傳感器網(wǎng)絡將無線網(wǎng)絡和傳感器技術結合起來，使任何一個配置有傳感器的設備都可以接入到無線網(wǎng)絡中，通過無線網(wǎng)絡可以進行統(tǒng)一的信息采集和管理，從而推動了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，接入網(wǎng)絡的設備不僅能夠采集帶有傳感器的物體的信息，同時也能夠通過無線網(wǎng)絡控制帶有傳感器的設備。星型網(wǎng)絡是由一個 PAN 協(xié)調器節(jié)點和其他的終端(End Device)節(jié)點構成。 短波網(wǎng)絡短波通信又稱為高頻通信[30]，主要傳播途徑是通過天波，地波傳播僅應用在近距離通信。它包括了三個要素：嵌入、專用、計算機。（4）應用軟件層應用軟件層的主要目的是控制被控對象，一般是由開發(fā)人員開發(fā)的應用程序構成，面向被控對象和用戶。（3）嵌入式片上系統(tǒng)芯片(片上系統(tǒng))隨著 EDA 技術的不斷發(fā)展及半導體工藝的迅速改進，可以將很復雜的系統(tǒng)集成到單個硅片上。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是硬件和軟件綁定的開發(fā)，需要良好的開發(fā)模式和流程以及優(yōu)越的開發(fā)環(huán)境才能開發(fā)出性能優(yōu)秀的產(chǎn)品。CodeWarrior IDE 為用戶提供了以下功能：（1）源代碼編輯器和源代碼瀏覽器。圖 25 調頻廣播發(fā)射機結構圖(1）調頻激勵器調頻激勵器是將音頻信號和其它信號處理后合成，然后通過調制將基帶信號調制到VFH 波段的載波，然后通過功率放大器送出。圖 32 智能化驅鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構ZigBee 技術是一種基于 協(xié)議標準[47]通信技術。中繼節(jié)點站之間又能夠相互通信，防止信息的重復發(fā)送，造成通信線路的擁堵，同時能夠降低主站的通信負載，防止對服務器平臺主站造成不必要的通信壓力，同時能夠將中繼站的工作狀態(tài)信息顯示在軟件平臺。中繼節(jié)點站的整體框圖如圖 33 所示，中繼站通過 MCU 的串口 1 接收 Zigbee 網(wǎng)絡上傳的鳥情信息，經(jīng)過解析處理后通過 MCU 的串口 2 將處理后的數(shù)據(jù)通過 485 轉換電路發(fā)送到短波無線網(wǎng)絡中，同時也可以接收串口 2 的中斷，接收短波網(wǎng)絡中的命令信息，經(jīng)過解析處理后通過串口 1 發(fā)送到 Zigbee 網(wǎng)絡中控制驅鳥機器人等驅鳥聯(lián)動設備。在主站和中繼站增加了掉電存儲 EEPROM 電路和溫度檢測電路，對主站和基站的工作狀態(tài)進行永久保存和實時記錄。數(shù)碼管循環(huán)顯示主站、基站的工作次數(shù)、工作狀態(tài)、設備溫度。同時不同的機場在機場驅鳥方面對鳥情傳感器信息采集節(jié)點的功能需求大不相同，這就需要將傳感器信息采集節(jié)點進行改進設計，添加嵌入式操作系統(tǒng)，既能滿足機場方面驅鳥工作的需求，又容易對產(chǎn)品進行二次開發(fā)，降低了改進成本，實用性更強。ARM9 可以移植大多數(shù)的操作系統(tǒng)。中繼傳輸節(jié)點的改進部分是針對機場上主站、基站運行出現(xiàn)的問題改造的，在炎熱的夏季，機場上的主站、基站在高溫下長時間高頻工作很容易達到極限溫度，為應對這種惡劣的工作環(huán)境，特作出改進，經(jīng)測試，現(xiàn)在網(wǎng)絡節(jié)點設備已經(jīng)能夠穩(wěn)定運行。顯示方式選用數(shù)碼管顯示，采用的驅動芯片是 MAX7219 芯片，MAX7219 是一種共陰極的顯示驅動器，支持串行輸入或者輸出，它能夠驅動 8 位數(shù)碼管或者 64 個獨立 LED。因為中心主站對應多個中繼節(jié)點站進行信息的交互，信息傳輸?shù)拇螖?shù)和負荷較大，而且信號強度較高，此處的改進設計是將電臺的功率進行調整設置，增強長期工作的穩(wěn)定性，確保整個系統(tǒng)正常運行。工作頻率范圍是 035MHz，相當于普通 8051 的 0420MHz。18（4）頻率特性頻率特性也稱為通頻帶是指接收系統(tǒng)的頻率響應范圍。監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對發(fā)射機整體狀態(tài)的時時監(jiān)管。(2)信號穩(wěn)定(3)調頻電臺的頻帶寬調頻廣播的發(fā)展方向是數(shù)字化，優(yōu)點是:(1)節(jié)省頻譜和功率(2)聲音質量悅耳(3)廣播技術發(fā)展多樣化(4)廣播技術所采用的設備變得精巧調頻廣播系統(tǒng)主要由調頻發(fā)射系統(tǒng)和調頻接收系統(tǒng)兩部分組成，調頻發(fā)射機[44]由調頻激勵器、功率放大模塊、電源轉換系統(tǒng)、冷卻監(jiān)控系統(tǒng)組成。基于以上部件，開發(fā)人員可以進行 ARM 的嵌入式程序編寫和調試。MDKARM 開發(fā)工具：ARM 自從 2006 年收購了德國 Keil 公司后推出了 MDKARM 開發(fā)工具，MDK 吸收了世界上相關方面較為先進的技術。ARM7 微處理器自上世紀末推出以來，成為用戶最歡迎的 ARM 微處理器，同時也使得 ARM 的體系結構占領了領導地位。一般以微處理器內核為核心，集成 ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、定時/計數(shù)器、Watchdog、I/O、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A 等各種必要功能和外設。Linux[36]是一個類似于 Unix 的操作系統(tǒng)，Linux 主要具有 3 大優(yōu)勢：(1)不同于 WnidowsNT、UNIX 等系統(tǒng)，它的源代碼是公開的。BSP 包括底層硬件的初始化和硬件設備的配置等功能。 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)[34]被定義為以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)，對功能需求、穩(wěn)定可靠性、成本便攜、功耗要求嚴格的專用計算機系統(tǒng)。所以，針對短波通信存在的問題，形成了短波通信的電子防御技術。原來星型或網(wǎng)狀網(wǎng)絡的 PAN 協(xié)調器節(jié)點就成為混合網(wǎng)絡的一個Router 節(jié)點。 Zigbee 網(wǎng)絡無線傳感器網(wǎng)絡多種多樣，比較常見的無線網(wǎng)絡除了日常生活中接觸到的通信網(wǎng)絡，還有很多常用的傳感器網(wǎng)絡中的無線技術，如藍牙、WIFI、Zigbee 等，在此簡單介紹本文所研制的系統(tǒng)中用到的兩種無線通信技術，Zigbee 技術和短波通信。無線傳感器網(wǎng)絡的應用領域也十分廣泛， 現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用在軍事、工業(yè)和生活中，主要在軍事國防、緊急和臨時場合[23]、大型設備的監(jiān)控、衛(wèi)生保健等高科技含量的智能化產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)的具體工作步驟就是由感知層接收信息并傳遞給網(wǎng)絡層處理加工，最后由網(wǎng)絡層發(fā)出指令給應用層進行實際處理。物聯(lián)網(wǎng)的目的就是為了實現(xiàn)物體與物體間的信息交換與通訊，最終改善人類的生活方式，提高人們的生活質量。物聯(lián)網(wǎng)的應用類型主要分為四種類型，數(shù)據(jù)采集型、自動化控制型、日常生活型和定位跟蹤型[16]。 物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)[14]是新一代信息技術的重要組成部分。（4）根據(jù)生物學鳥類專家的建議，研制出了埋地式機場誘導式聲驅炮，有效應對了機場鳥類對驅鳥設備的耐受性問題。4 國內外驅鳥的研究趨勢國內外現(xiàn)在使用的驅鳥方式雖然成熟穩(wěn)定，但是隨著使用時間的增加，這些驅鳥設備基本落伍，造成舊設備無法驅趕新鳥的局面。（4）化學驅鳥[11]，化學驅鳥是指使用特殊的化學藥品，在機場上的重要區(qū)域進行噴灑，刺激驅趕鳥類。（2）聽覺驅鳥，機場上現(xiàn)在一般配置的聲音驅鳥設備主要包括煤氣壓縮炮、音頻驅鳥器、驅鳥車等設備。的推動作用。隨著綠化質量越來越高，機場以及周邊的環(huán)境成為適合鳥類棲息的場所，在堅持生態(tài)平衡的原則下和不傷害鳥類的前提下避免鳥撞飛機事故的發(fā)生，在人與自然和諧相處的情況下將鳥類驅趕出特定區(qū)域，確保飛機的安全起飛和降落[67]。 FM radioClassification: TN92綜上，該系統(tǒng)中的各個設備均通過長期穩(wěn)定測試，并達到了機場驅鳥工作的需要，通過鳥情采集設備和無線驅鳥網(wǎng)絡將機場鳥情信息上傳到服務器監(jiān)管平臺，服務器監(jiān)管平臺對鳥情信息解析處理后制定特定的驅鳥命令，通過無線驅鳥網(wǎng)絡將驅鳥命令下發(fā)到聯(lián)動驅鳥設備，實現(xiàn)高效、準確、有針對性的驅鳥。航空災難中很大的比例是在飛機起飛和降落的時候發(fā)生的，而在這種類型的航空災難中主要原因是由于鳥撞飛機造成的，為避免鳥撞飛機事故的發(fā)生，機場驅鳥成為航空業(yè)的一個重要任務，也成為一個世界性的難題。參考文獻............................................................................................................................................................ 50 智能化驅鳥機器人控制板液晶驅動程序 ............................................................................... 43 智能化驅鳥機器人通信下載電路設計 ................................................................................... 36 傳感器信息采集節(jié)點嵌入式軟件開發(fā) .............................................................................................. 28 智能化驅鳥系統(tǒng)的總體構成 .............................................................................................................. 16 短波網(wǎng)絡....................................................................