【正文】 .......................................................................................... 5 嵌入式系統(tǒng)概述 ........................................................................................................................ 9 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模塊介紹 ....................................................................................... 18 程序的開發(fā)編譯 ...................................................................................................................... 31 智能化驅(qū)鳥機器人 SD 卡驅(qū)鳥聲音存儲電路設(shè)計 ................................................................ 38 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮.................................................................................................................................. 45專利.................................................................................................................................................................... 52本文首先對該項目（濟南空軍后勤部機場驅(qū)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(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備，沒有做到有效解除鳥情，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)缺乏穩(wěn)定性，鳥情采集設(shè)備智能性不足，同時研制了聯(lián)動驅(qū)鳥機器人和誘導(dǎo)式調(diào)頻廣播聲驅(qū)炮。關(guān)鍵詞：鳥撞；聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備；鳥情采集設(shè)備；調(diào)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(guān)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(yuǎn)的意義，同時將驅(qū)鳥設(shè)備和機場的鳥情信息緊密聯(lián)系起來，實現(xiàn)了驅(qū)鳥工作的高效準(zhǔn)確性，避免了驅(qū)鳥設(shè)備盲目動作，降低了機場驅(qū)鳥設(shè)備長期單調(diào)重復(fù)動作的可能性，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題。機場舊的驅(qū)鳥設(shè)備破舊落后，驅(qū)鳥無效，本文所研究的聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備將驅(qū)鳥設(shè)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(qū)鳥命令，開啟特定的驅(qū)鳥設(shè)備，避免了驅(qū)鳥設(shè)備的盲目啟動，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的適應(yīng)性，改善了驅(qū)鳥設(shè)備的效果。（3）物理驅(qū)鳥，物理方法主要包括驅(qū)鳥刺、引導(dǎo)式驅(qū)鳥[10]和網(wǎng)捕獵殺等。（5）生態(tài)驅(qū)鳥，生態(tài)驅(qū)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(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢是尋求的驅(qū)鳥方法正在一步一步的和高科技結(jié)合，采用高科技的手段智能化驅(qū)鳥。 本文的主要研究內(nèi)容本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)采用 Zigbee 技術(shù)、短波技術(shù)在機場組建無線鳥情指令傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、GPS、調(diào)頻技術(shù)等研制鳥情采集設(shè)備和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)將鳥情采集設(shè)備、聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備和數(shù)據(jù)庫管理平臺結(jié)合起來，實現(xiàn)了機場鳥情信息和聯(lián)動驅(qū)鳥緊密聯(lián)系，提高了驅(qū)鳥效果。 本文的創(chuàng)新點（1）采用無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機場鳥情信息和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備緊密聯(lián)系起來，過去舊的驅(qū)鳥設(shè)備單調(diào)重復(fù)動作，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題，同時驅(qū)鳥設(shè)備的在線管理可以實現(xiàn)驅(qū)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(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)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(luò)將無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)結(jié)合起來，使任何一個配置有傳感器的設(shè)備都可以接入到無線網(wǎng)絡(luò)中，通過無線網(wǎng)絡(luò)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(luò)的設(shè)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(luò)控制帶有傳感器的設(shè)備。星型網(wǎng)絡(luò)是由一個 PAN 協(xié)調(diào)器節(jié)點和其他的終端(End Device)節(jié)點構(gòu)成。 短波網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用在近距離通信。它包括了三個要素：嵌入、專用、計算機。（4）應(yīng)用軟件層應(yīng)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(yīng)用程序構(gòu)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(shù)的不斷發(fā)展及半導(dǎo)體工藝的迅速改進，可以將很復(fù)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(diào)頻廣播發(fā)射機結(jié)構(gòu)圖(1）調(diào)頻激勵器調(diào)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(diào)制將基帶信號調(diào)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(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee 技術(shù)是一種基于 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)[47]通信技術(shù)。中繼節(jié)點站之間又能夠相互通信，防止信息的重復(fù)發(fā)送，造成通信線路的擁堵，同時能夠降低主站的通信負(fù)載，防止對服務(wù)器平臺主站造成不必要的通信壓力，同時能夠?qū)⒅欣^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(luò)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(zhuǎn)換電路發(fā)送到短波無線網(wǎng)絡(luò)中，同時也可以接收串口 2 的中斷，接收短波網(wǎng)絡(luò)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(luò)中控制驅(qū)鳥機器人等驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)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(shè)備溫度。同時不同的機場在機場驅(qū)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(shè)計，添加嵌入式操作系統(tǒng)，既能滿足機場方面驅(qū)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(yīng)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(luò)節(jié)點設(shè)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(qū)動芯片是 MAX7219 芯片，MAX7219 是一種共陰極的顯示驅(qū)動器，支持串行輸入或者輸出，它能夠驅(qū)動 8 位數(shù)碼管或者 64 個獨立 LED。因為中心主站對應(yīng)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(fù)荷較大，而且信號強度較高，此處的改進設(shè)計是將電臺的功率進行調(diào)整設(shè)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(dāng)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(yīng)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(diào)頻電臺的頻帶寬調(diào)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(zhì)量悅耳(3)廣播技術(shù)發(fā)展多樣化(4)廣播技術(shù)所采用的設(shè)備變得精巧調(diào)頻廣播系統(tǒng)主要由調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)和調(diào)頻接收系統(tǒng)兩部分組成，調(diào)頻發(fā)射機[44]由調(diào)頻激勵器、功率放大模塊、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、冷卻監(jiān)控系統(tǒng)組成?；谝陨喜考?，開發(fā)人員可以進行 ARM 的嵌入式程序編寫和調(diào)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(guān)方面較為先進的技術(shù)。ARM7 微處理器自上世紀(jì)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(jié)構(gòu)占領(lǐng)了領(lǐng)導(dǎo)地位。一般以微處理器內(nèi)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(diào)制輸出、A/D、D/A 等各種必要功能和外設(shè)。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(shè)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(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對功能需求、穩(wěn)定可靠性、成本便攜、功耗要求嚴(yán)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(shù)。原來星型或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的 PAN 協(xié)調(diào)器節(jié)點就成為混合網(wǎng)絡(luò)的一個Router 節(jié)點。 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多種多樣，比較常見的無線網(wǎng)絡(luò)除了日常生活中接觸到的通信網(wǎng)絡(luò)，還有很多常用的傳感器網(wǎng)絡(luò)中的無線技術(shù)，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(shù)，Zigbee 技術(shù)和短波通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛， 現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)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(shè)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(luò)層處理加工，最后由網(wǎng)絡(luò)層發(fā)出指令給應(yīng)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(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)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(shù)的重要組成部分。（4）根據(jù)生物學(xué)鳥類專家的建議，研制出了埋地式機場誘導(dǎo)式聲驅(qū)炮，有效應(yīng)對了機場鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題。4 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢國內(nèi)外現(xiàn)在使用的驅(qū)鳥方式雖然成熟穩(wěn)定，但是隨著使用時間的增加，這些驅(qū)鳥設(shè)備基本落伍，造成舊設(shè)備無法驅(qū)趕新鳥的局面。（4）化學(xué)驅(qū)鳥[11]，化學(xué)驅(qū)鳥是指使用特殊的化學(xué)藥品，在機場上的重要區(qū)域進行噴灑，刺激驅(qū)趕鳥類。（2）聽覺驅(qū)鳥，機場上現(xiàn)在一般配置的聲音驅(qū)鳥設(shè)備主要包括煤氣壓縮炮、音頻驅(qū)鳥器、驅(qū)鳥車等設(shè)備。的推動作用。隨著綠化質(zhì)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(qū)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(shè)備均通過長期穩(wěn)定測試，并達到了機場驅(qū)鳥工作的需要，通過鳥情采集設(shè)備和無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機場鳥情信息上傳到服務(wù)器監(jiān)管平臺，服務(wù)器監(jiān)管平臺對鳥情信息解析處理后制定特定的驅(qū)鳥命令，通過無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將驅(qū)鳥命令下發(fā)到聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備，實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、有針對性的驅(qū)鳥。航空災(zāi)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(zāi)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(qū)鳥成為航空業(yè)的一個重要任務(wù)，也成為一個世界性的難題。參考文獻............................................................................................................................................................ 50 智能化驅(qū)鳥機器人控制板液晶驅(qū)動程序 ............................................................................... 43 智能化驅(qū)鳥機器人通信下載電路設(shè)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(qū)鳥系統(tǒng)的總體構(gòu)成 .............................................................................................................. 16 短波網(wǎng)絡(luò)....................................................................