《物联网中ZigBee系统溯源关键技术研究及应用》

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该项目属于新一代信息技术计量领域。

物联网被称为是继计算机、互联网之后全球信息产业的第三次科技与经济浪潮。上海市十二五规划中明确提出要“面向物联网技术广泛普及和产业规模迅速扩大的趋势,搭建基于物联网终端设备的测试标准与产品检测平台”。在物联网传感终端中广泛使用的ZigBee无线通信技术,涉及到数据采集处理、智能信息融合等多个方面,是物联网的关键技术。但在生产、测试、研发过程中,ZigBee测试设备的溯源方法并未统一。项目组主要完成以下三项溯源关键技术的研究:

(1)项目组在研究IEEE 802.15.4标准和国际国内文献资料的基础上,建立了ZigBee综合测试仪校准装置,设计改变ZigBee输出信号的IQ幅度、相位、信噪比、增益不平衡、星座点等多参数,实现了协议通信和非协议通信下ZigBee调制信号的EVM(误差矢量幅度)参数的量化调节,由此实现了ZigBee信号关键调制参数的溯源,研究成果应用于编写完成的国家计量技术规范《JJF 1679-2017ZigBee综合测试仪校准规范》中。

(2)项目组完成了OTA条件下ZigBee射频模块的灵敏度测试,结果表明ZigBee射频模块的灵敏度参数在空中传输条件下较射频传输线劣化近20dB,经分析劣化原因并使用衰落模拟器模拟相关参数,得到与研究结果一致的测试结果。该研究成果揭示了ZigBee模块灵敏度测试中出厂指标与实测环境下的结果不一致的现象,对促进工业生产中ZigBee模块灵敏度测试具有重要意义。

(3)物联网环境中使用的ZigBee射频模块的多参数并未得到有效溯源,项目组通过自主编写程序,实现了复杂环境条件下ZigBee终端的通信性能指标测试、远程数据传输性能测试、传输模块射频指标测试,建立了ZigBee传输模块测试装置,完成了多参数的有效溯源。

该项目获得授权发明专利1项、实用新型专利1项,已公示发明专利1项。出版专著1部(50余万字),发表论文11篇(其中EI检索5篇)。作为第一起草人起草发布国家计量技术规范2项,上海市地方检定规程3项。所发布的国家计量技术规范统一了全国短距离无线通信测试仪器的校准方法,具有良好社会效益。所建立的装置除了可以开展ZigBee测试仪的校准和ZigBee模块的射频指标测量外,还可以实现无线局域网测试仪、蓝牙测试仪、射频识别(RFID)测试仪和数字移动通信综合测试仪等项目的校准。

该项目研究成果应用于是德科技有限公司、上海聚星仪器有限公司,满足了客户的计量需求,对相关产品生产、研发起到技术保障作用。该项目应用于计量检测工作中获得经济效益约94万元,社会、经济效益显著。经上海科学技术情报研究所查新分析,项目成果保证了ZigBee测试仪产品参数的一致性和量值准确可靠,总体水平达到国际先进水平。

成果说明

项目建立的ZigBee系统校准装置,使上海市计量测试技术研究院成为国内首家支持ZigBee综合测试仪校准的计量机构,可以全面满足物联网中ZigBee产品研发、生产、测试中ZigBee综合测试仪的校准需求,保证ZigBee产品的量值统一,促进物联网产业的发展。 特别是ZigBee信号的OTA信号传输测试研究、ZigBee信号可调EVM设计的研究,不仅对规范ZigBee模块的射频指标测试方法和相关标准的制订具有非常重要的意义,而且成果也可拓展应用到其他数字调制制式的数字传输技术中,实现宽数字领域范围的技术支

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