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21世纪,随着智能制造在气动领域的应用,气动系统对高速无线化的需求也越来越显著。因为气动系统数据传输对时效性的严格要求,所以高速无线通信不仅体现在通信速率上,而且对于通信延时的要求也很高。因此对适用于气动系统高速无线通信的研究变得极为重要。本文在研究常见的高速无线通信技术的基础上,对气动系统高速无线通信进行了深入研究,主要研究内容如下:1)确定高速无线通信的技术路径。在分析气动系统的有线传输特点基础上,明确了通信延时、通信速度以及通信模块安装等指标要求,并研究了常见无线通信技术特点、传输速度和延时,进而确定了一种自定义协议的高速无线通信技术路径。2)气动系统高速无线通信的软硬件设计。首先详细分析了造成通信延迟的原因、各个延时环节和降低通信延时的路径,在此基础上,通过Altium进行了通信模块的硬件电路设计,采用Keil开发平台进行软件程序设计。作为基本的通信模块,天线结构性能决定了通信效率,基于该无线技术的应用场景对小型化的要求,天线采用单极子结构的PCB天线,利用HFSS仿真软件进行了验证分析,完成了高速无线通信的软硬件搭建。3)单节点高速无线通信测试与仿真。针对单节点通信做了大量实验测试,测试了不同通信距离时的通信延时,并结合OPNET网络仿真进行了深入研究。为了提高通信效率、降低通信延时,利用HFSS对天线结构进行了优化分析,采用倒F型结构PCB天线。4)多节点网络高速无线通信测试与仿真。首先分析了常见的多节点网络结构和网络层次,并根据NRF24L01的硬件特性设计了多节点网络协议。然后,实验测试了多节点网络下的通信延时,测试结果与单节点的测试结果一致,但是偶尔会发生整个网络延时剧增现象。延时剧增现象表明网络中存在大量冲突,为了解决网络的冲突,本文建立了网络冲突的数学模型,并通过自定义退避算法协议,降低网络冲突,最后通过OPNET仿真表明退避算法具有良好的效果。