科研项目申请书

大学生科研训练计划项目申报书项目名称：适于智能家居的无线自组网低功耗特性研究负责人：许耀华所在单位：安徽大学电子信息工程学院起止时间：2013.3-2015.3联系电话：[phone]电子信箱：[e-mail]申报时间：2013.2安徽大学教务处制表填表须知一、《安徽大学大学生科研训练计划项目申报书》要按顺序逐项填写，内容要实事求是，表达要明确、严谨。空缺项要填“无”。要求一律用A4纸打印，于左侧装订成册。二、《安徽大学大学生科研训练计划项目申报书》由项目负责人所在单位初审，签署意见后，一式一份（均为原件），报送教务处实践教学中心。项目名称适于智能家居的无线自组网低功耗特性研究拟接收学生学科专业通信工程专业项目负责人姓名性别男民族出生日期所在单位电子信息工程学院专业职称最后学历最后学位研究生导师是否研究专长无线通信联系电话[phone]电子邮箱[e-mail]参与指导教师基本情况姓名性别出生日期职称工作单位承担任务一、所依托项目基本情况（包括项目名称、编号、资助单位、资助金额、目前进展等）1、依托项目一：项目名称：基于无线传感的智能家居组网控制器研发编号：安徽省年度重点科研项目项目2、依托项目二：项目名称：“复杂物理环境下基于无线传感网的信息协同感知和优化传输”；编号：国家自然科学基金项目（61071168）；资助单位：国家自然科学基金委；二、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：433MHz频段芯片：目前已有成熟商用芯片的如：Ti公司CC1xxx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76Kbps。780MHz频段芯片：目前成熟商用的已有Atmel公司针对中国WPAN780MHZ频段专门开发的Zigbee应用芯片AT86RF212。2.4GHz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2013.04—2013.06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2013.07—2013.12初步完成硬件电路设计硬件电路后期2013.10—2014.7软件编写及调试实物及测试系统2014.8—2014.12改进、总结；项目结题验收实物+论文三、目前已有资源情况结合省级项目：“基于无线传感的智能家居组网控制器研发”，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、无线传感网领域的国家基金、863等项目，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。四、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五、项目经费预算与用途.经费预算及用途（元）电路开发系统及软件购买芯片及各种元器件费用制作电路板费用通信通信差旅费通信通信打印材料费通信通信资料费论文发表费文献检索费参加会议费总计六、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本校硕士学位，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。申报单位意见申报单位负责人签字：日期：专家评审意见专家组组长签字：日期：教务处意见教务处负责人签字：日期：