【正文】 ....................................................................................................................... 52 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮整體架構(gòu) ....................................................................................................... 46 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人音頻解碼放音電路設(shè)計(jì) ........................................................................... 39第四章 智能驅(qū)鳥機(jī)器人和智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮.................................................................................................. 34 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì) ....................................................................................... 19 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) .............................................................................................................. 10 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用 ............................................................................................................................. 5 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢 ............................................................................................................ 3 基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)的研制目錄摘要.......................................................................................................................................................................I 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn) ........................................................................................................... 3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) ..................................................................................................................... 6 嵌入式微處理器介紹 ...............................................................................................................11 傳感器信息采集節(jié)點(diǎn)改進(jìn)設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 21 智能驅(qū)鳥機(jī)器人總體構(gòu)成 .................................................................................................................. 34 智能化驅(qū)鳥機(jī)器人報(bào)警檢測電路設(shè)計(jì) ................................................................................... 40 智能誘導(dǎo)聲驅(qū)炮實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................... 47致謝.................................................................................................................................................................... 53驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備的驅(qū)鳥動作和機(jī)場鳥情直接相關(guān)，解決了機(jī)場驅(qū)鳥的盲目性。Develop of Intelligent Drive Away Birds for Airport System Based onInternet of ThingsABSTRACTWith the rapid development of the aviation industry, aviation disasters has ever sounded thealarm to mankind, and the damage and loss caused by aviation disaster is drawing people39。鳥撞具有突發(fā)性和多變性的特點(diǎn)，由鳥撞造成的飛行事故不僅帶來經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)帶來更大的生命安全隱患，時(shí)刻威脅著乘客和空勤人員的人身安全，輕微鳥撞導(dǎo)致飛機(jī)部件損壞，嚴(yán)重鳥撞則會引發(fā)機(jī)毀人亡[24]。本文所研究的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)是根據(jù)軍方對機(jī)場驅(qū)鳥工作的長期研究所提出的需求，經(jīng)過雙方長期對多個(gè)機(jī)場驅(qū)鳥工作和設(shè)備的長期考察和調(diào)研，對機(jī)場區(qū)域的鳥情隱患的調(diào)查，驅(qū)鳥現(xiàn)狀的探討和發(fā)展趨勢的探討，實(shí)現(xiàn)機(jī)場驅(qū)鳥工作的科學(xué)智能化，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器等技術(shù)與機(jī)場驅(qū)鳥工作結(jié)合，提升機(jī)場驅(qū)鳥的自動化和智能化。 國內(nèi)外驅(qū)鳥和相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢機(jī)場驅(qū)鳥是機(jī)場飛行保障工作中的一項(xiàng)重要工作，國內(nèi)外各個(gè)機(jī)場的飛行保障人員中都配備了專業(yè)的驅(qū)鳥隊(duì)伍，為保障飛行安全，避免鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，機(jī)場驅(qū)鳥隊(duì)員采用各種方法與鳥兒拉起了對抗戰(zhàn)，世界各國的專家都在借助各種力量研究新的有效的驅(qū)鳥手段。在合適除微小生物外，植物的果實(shí)也是鳥類的主要食物之一，植物果實(shí)多的地區(qū)鳥類活動就猖獗。激光驅(qū)鳥、超聲波驅(qū)鳥也正在投往機(jī)場驅(qū)鳥工作中，將來這些高端的驅(qū)鳥設(shè)備將成為機(jī)場驅(qū)鳥工作的有效基礎(chǔ)設(shè)施。（2）根據(jù)機(jī)場驅(qū)鳥工作人員對機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，對鳥情信息采集設(shè)備進(jìn)行了升級研制，將嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)應(yīng)用到鳥情信息采集設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)場鳥情信息位置、種類、數(shù)量、圖像的準(zhǔn)確采集，同時(shí)能夠通過鳥情信息采集設(shè)備緊急控制聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備。（3）國內(nèi)首次將計(jì)算機(jī)學(xué)、生物學(xué)、嵌入式開發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用到機(jī)場驅(qū)鳥工作中，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)鳥設(shè)備的智能化，驅(qū)鳥工作正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化。蓋茨首先提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念[15]。數(shù)據(jù)采集一般是為了獲得溫度、壓力等物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得全球物物相連，定位跟蹤也就成為物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)重要的應(yīng)用。這就要求隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的推進(jìn)，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)必須發(fā)展到較高的階段，能夠跟上物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的腳步，才能更好的推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，與此同時(shí)也激勵著無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)向更高的層次邁進(jìn)。（2）集成化電子技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了傳感器節(jié)點(diǎn)的集成化快速發(fā)展，集成化的成品穩(wěn)定性和便攜性更能滿足用戶的需求，集成化的產(chǎn)品功耗、價(jià)格和體積都比傳統(tǒng)非集成化的產(chǎn)品優(yōu)越的多。其中，將發(fā)起創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的 FFD 節(jié)點(diǎn)作為 PAN 協(xié)調(diào)點(diǎn)，其他的 FFD 節(jié)點(diǎn)作為 Router 路由節(jié)點(diǎn)，RFD 節(jié)點(diǎn)作為終端節(jié)點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)和無線通訊的快速發(fā)展，短波的優(yōu)勢也越來越明顯，短波的發(fā)展方向主要朝著以下幾個(gè)方面：（1）短波自適應(yīng)通信技術(shù)[31]中最關(guān)鍵的是頻率自適應(yīng)，未來的短波自適應(yīng)的發(fā)展方向是全面的，包含選頻、信道建立、傳輸、信道均衡和天線方面的自適應(yīng)。9 嵌入式系統(tǒng)隨著嵌入式開發(fā)的快速發(fā)展，51 系列的單片機(jī)在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)出暴露出了越來越明顯的缺點(diǎn)，以 32 位 CPU 為平臺的 ARM 嵌入式開發(fā)逐漸成為嵌入式開發(fā)的主流。10 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)隨著嵌入式系統(tǒng)和微處理器的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域也開始廣泛化，在嵌入式開發(fā)中對嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有了迫切的需求，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)隨著嵌入式移動設(shè)備的快速流行有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展。11Windows CE 是一個(gè)基于優(yōu)先級的多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，UC/OS II 是一個(gè)可以基于ROM 運(yùn)行的、該操作系統(tǒng)本身是可裁剪的、搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核，可移植性較強(qiáng)，適合于微處理器和控制器使用場合，是和很多商業(yè)操作系統(tǒng)性能不相上下的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，ARM 成為一種主流的微處理器[38]，ARM（Advanced RISCMachines）既是一個(gè)公司的名字，也是對一類微處理器的通稱。第二，一個(gè)嵌入式產(chǎn)品，軟件固化在硬件中，軟件的開發(fā)是基于硬件平臺的開發(fā)，和通常計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)大不相同。RealView 編譯工具集（RVCT）是 ARM 公司提供的編譯工具鏈，包含編譯器（armcc）、匯編器（armasm）、鏈接器（armLink）和相關(guān)工具（如庫管理器 armar、十六進(jìn)制文件產(chǎn)生器 FormELF）。（3）文件比較功能，用戶可以比較不同文本文件的內(nèi)容。前級對信號進(jìn)行處理和加強(qiáng)后再傳輸?shù)胶蠹夁M(jìn)行二次放大。（2）靈敏度接收系統(tǒng)接收微弱信號的能力稱為靈敏度。第三章 系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)的總體構(gòu)成本課題所研制的智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)主要由 5 部分組成[46]，包括鳥情信息采集終端、中繼傳輸基站、服務(wù)器監(jiān)管平臺、無線網(wǎng)絡(luò)和驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備，聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備包括智能驅(qū)鳥機(jī)器人、仿生學(xué)智能聲驅(qū)炮、超聲波驅(qū)鳥器等。在 WSN 網(wǎng)絡(luò)中的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備[49]分為常見的三種類型：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。提高了驅(qū)鳥的準(zhǔn)確性和高效性。保護(hù)電路控制板和基站之間的通信方式選用的 485 總線的方式，和基站線路板上的 485電路部分進(jìn)行通信，485 總線可以并聯(lián)信號線而沒有干擾，這種改造方式只需要在協(xié)議上稍做更改，就能保證原有設(shè)備繼續(xù)正常工作，又能起到保護(hù)基站、主站的目的。ARM7 芯片更像是升級了的 51 芯片，比較適用于工業(yè)控制類的場合，S3C2440 與 ARM7相比，更適合帶有操作系統(tǒng)，存在著明顯的優(yōu)勢[51]：(1)時(shí)鐘頻率的提高ARM7 和 ARM9 的內(nèi)核架構(gòu)相同，但是兩者的速度差別較大，ARM7 處理器采用 3 級流水線結(jié)構(gòu)域，ARM9 采用 5 級流水線架構(gòu)。（2）指令周期的改進(jìn)指令周期的改進(jìn)可以大大提高處理器的性能，性能提高的多少取決于指令執(zhí)行的重疊程度，對于采用的高級語言，一般能夠?qū)⑿阅芴岣?30%。圖 34 預(yù)警保護(hù)電路圖掉電存儲部分 EEPROM 24C02,用于記錄設(shè)備的工作次數(shù)、工作狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)，用于平臺查詢設(shè)備的工作情況。中繼站點(diǎn)中的數(shù)傳電臺是靈敏器件，數(shù)傳電臺的使用需要考慮環(huán)境條件加裝保護(hù)預(yù)警裝置。 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊介紹該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)主要包括中繼站節(jié)點(diǎn)、信息采集節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器主站監(jiān)管平臺節(jié)點(diǎn)。鳥情信息采集手持機(jī)裝載了無線 zigbee 模塊，可以和接入 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)中的智能驅(qū)鳥機(jī)器人、傳輸中繼基站、聲驅(qū)炮等設(shè)備進(jìn)行通信控制。圖 31 智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)框圖鳥情信息采集終端負(fù)責(zé)采集機(jī)場區(qū)域的鳥情信息通過 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街欣^傳輸基站，中繼傳輸基站對鳥情信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理后通過短波網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器監(jiān)管平臺主站，主站對數(shù)據(jù)解析處理后上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，上位機(jī)監(jiān)管平臺根據(jù)接收到的鳥情信息通過兩種無線網(wǎng)絡(luò)下發(fā)驅(qū)鳥命令到驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備，驅(qū)鳥聯(lián)動設(shè)備包括智能驅(qū)鳥機(jī)器人和智能聲驅(qū)炮，根據(jù)鳥情級別組合驅(qū)鳥方式進(jìn)行驅(qū)鳥。靈敏度越高越能接收到微弱的輸入信號。(4）電源系統(tǒng)廣播發(fā)射機(jī)電源一般為分組交流電，經(jīng)過分配器后對調(diào)頻激勵器、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)的其他模塊單獨(dú)供電。調(diào)頻廣播的特點(diǎn):(1)抗干擾力強(qiáng)RealView 實(shí)時(shí)庫的優(yōu)點(diǎn)在于：（可以在單 CPU 上管理幾個(gè)工作或任務(wù)）；（可以控制任務(wù)在既定時(shí)間內(nèi)完成）；（可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的任務(wù)間通信）； 連接（以太網(wǎng)或串口）； Web 服務(wù)器（包括 CGI 腳本）； 公告（通過 SMTP）。圖 24 嵌入式設(shè)計(jì)流程圖嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)除了按照嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行開發(fā)以外，還要選擇恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)環(huán)境，與微處理器匹配的開發(fā)環(huán)境可以提高嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率和質(zhì)量。12嵌入式微處理器主要分為以下幾種類型[37]：（1）嵌入式微處理器和嵌入式微控制器以通用的 CPU 為基礎(chǔ)，為了大大減小系統(tǒng)尺寸和功耗，將微處理器安裝在專用電路板上，只保留與嵌入式應(yīng)用有關(guān)的功能。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)就是在嵌入式的開發(fā)和應(yīng)用中支持實(shí)時(shí)性操作的系統(tǒng)，它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)