基于zigbee技術(shù)的飛機(jī)機(jī)身強(qiáng)度測試節(jié)點(diǎn)及傳輸算法研究.pdf

1、各類型號的飛機(jī)在飛行過程中，機(jī)身尤其是機(jī)翼部分會(huì)遇到比較復(fù)雜的受力情況。當(dāng)飛機(jī)以高速飛行的時(shí)候，升力與重力更是會(huì)給機(jī)身以很大的壓力，造成過載現(xiàn)象。為了能承受高過載量，確保穩(wěn)定飛行，需要強(qiáng)度非常優(yōu)秀的飛機(jī)機(jī)身。因此，飛機(jī)機(jī)身在各類情況下，尤其是極限情況下的形變和強(qiáng)度特性測試，是飛機(jī)試飛和定型工作中的重要內(nèi)容。
　　當(dāng)前的飛機(jī)強(qiáng)度測試場景主要分為兩種，一種是探傷類測試，以使用激光、超聲波等手段進(jìn)行無損探傷為主；而在風(fēng)洞、靜力、沖擊測試

2、等需要?jiǎng)討B(tài)的、大面積的數(shù)據(jù)的場合，則通常采用壓電元件（應(yīng)變片等）加上信號線、電橋電路、運(yùn)放、ADC芯片、微處理器芯片構(gòu)成的有線測量方案。此類方案的主要缺點(diǎn)在于系統(tǒng)中的應(yīng)變片等傳感器是通過信號線連接的，所以整個(gè)測試系統(tǒng)的線路非常繁雜，而這使得系統(tǒng)的安裝和拆卸變得很困難，在一定程度上影響了飛機(jī)強(qiáng)度測試工作的速度和效率。
　　ZigBee是一種最近比較流行，并且相對成熟的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。它具有功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、通信保密性好、信道較多、

3、支持的拓?fù)漕愋投嗟纫幌盗袃?yōu)點(diǎn)，非常適合用在大型、超大型的測試網(wǎng)絡(luò)中。這為飛機(jī)機(jī)身強(qiáng)度測試系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)化提供了通信技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文的主要工作在于，創(chuàng)新性的將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在飛機(jī)機(jī)身強(qiáng)度測試這一領(lǐng)域中，并為此研制了全功能的智能測試節(jié)點(diǎn)，且對節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做出了自己的思考和優(yōu)化。
　　為了提升測試精度，我們在ADC芯片選型、測試電路調(diào)試、測量單元物理結(jié)構(gòu)等方面均做了優(yōu)化；而為了使測量系統(tǒng)在升級到超大規(guī)

4、模節(jié)點(diǎn)時(shí)仍然具有可行性（實(shí)用中可能有10K級別的測量節(jié)點(diǎn)），我們在 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、通信算法優(yōu)化方面做了比較多的設(shè)計(jì)和仿真工作，設(shè)計(jì)了“樹形網(wǎng)廣播對時(shí)”方案和“樹形網(wǎng)+菊花鏈子網(wǎng)”兩種信號傳輸或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨?；在測試中，使用工程塑料板模擬了飛機(jī)機(jī)身，并安裝了測試節(jié)點(diǎn)，變換了幾種形變情況，進(jìn)行了形變實(shí)際測試；為了克服實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不夠的困難，使用軟件仿真了我們的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并?shí)際制作了若干節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)通信測試；通信中，使用P

5、acket_Sniffer抓包軟件對測試節(jié)點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)進(jìn)行了抓包分析，對方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了對比和校正，確保了我們的實(shí)驗(yàn)用小規(guī)模ZigBee測試網(wǎng)絡(luò)通信的正常進(jìn)行，檢驗(yàn)了方案的可行性。
　　最終，我們的軟件仿真（基于 Linux下的NS2軟件）、實(shí)際測試（基于 Z-Stack協(xié)議棧修改軟件協(xié)議）、通信抓包測試均得到了比較符合預(yù)期的結(jié)果，證明了本方案的可行性，對飛機(jī)機(jī)身強(qiáng)度測試工作的無線傳感網(wǎng)絡(luò)化做出了自己的探索，并在展望中提出了論文研究