一種低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由大量傳感節(jié)點以自組織方式形成的網(wǎng)絡(luò),結(jié)合了微型傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、分布式信息處理、嵌入式計算技術(shù),節(jié)點間能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息。作為目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用來說,數(shù)據(jù)采集無疑是各種應(yīng)用的最基本、最重要的操作之一。如何在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有限的資源和低功耗要求下,設(shè)計高效、可靠以及低延時的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的一個重要課題。本文研究了實現(xiàn)無線傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的若干關(guān)鍵問題,得出了系統(tǒng)設(shè)計的基本要點。并在研究了當(dāng)前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案弊端的基礎(chǔ)上,分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)的建立、連接維持、自適應(yīng)修復(fù)、減少數(shù)據(jù)包沖突等技術(shù),并面向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建了在功耗與延遲之間趨于平衡的協(xié)議。此協(xié)議?？伸`活應(yīng)用于對功耗和延時有不同要求的應(yīng)用環(huán)境。本文最后針對倉儲溫度監(jiān)測的應(yīng)用環(huán)境,設(shè)計了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)倉儲溫度監(jiān)測系統(tǒng),目前系統(tǒng)正在測試運行中。最后,本文對協(xié)議運行的可靠性、溫度采集功能、功

3、耗等進(jìn)行了較完整的測試、分析、評估和比較,結(jié)果證明協(xié)議具有長時間穩(wěn)定工作,功耗和延時能夠滿足應(yīng)用需求等特性。本文的貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點如下:1.分析了應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和應(yīng)用需求,得出了多條設(shè)計基本要點,為今后基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了設(shè)計參考依據(jù)。2.使用了簇樹的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中使用了簇內(nèi)連接保持、自適應(yīng)修復(fù)等機(jī)制來保證網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性和高效性。3.通過應(yīng)答報文動態(tài)捎帶信息的方式實現(xiàn)低功耗與低時