無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種無線通信設(shè)備的廣泛應(yīng)用，人們的生活和工作環(huán)境中充斥了越來越多的電磁輻射。電磁輻射對于人體有著潛在的危害，有必要去監(jiān)測日常生活和工作環(huán)境中的電磁輻射，將其反饋給監(jiān)測者?？紤]到電磁輻射的密集型和廣泛性，采用傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)難以進(jìn)行有效地監(jiān)測，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，WirelessSensorNetwork)可以通過無線方式實現(xiàn)不同節(jié)點間的通信，較好地監(jiān)測一定環(huán)境內(nèi)的無線輻射，并且具有自組織性和可擴(kuò)展性，適

2、合電磁輻射的監(jiān)控。因此，本文將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于輻射監(jiān)控領(lǐng)域，提出了無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。本文主要探討了無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、物理層節(jié)點和無線網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計與調(diào)試，并提出了適用于無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)接入媒體接入控制(MAC，MediunAccessControl)協(xié)議，最后研究并實現(xiàn)了定位算法。
　　 無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點都具有輻射監(jiān)控功能，可以監(jiān)測周圍環(huán)境中的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度。本文首先討論了網(wǎng)絡(luò)的系

3、統(tǒng)框架和協(xié)議體系設(shè)計過程，并提出了三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于簇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簇內(nèi)綜合采用了星形結(jié)構(gòu)和Mesh結(jié)構(gòu)，可以有效覆蓋較大區(qū)域、支持密集的節(jié)點分布，并具有較好的拓展性。
　　 在此基礎(chǔ)上，本文獨立開發(fā)并設(shè)計了無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的物理層，包括電磁輻射監(jiān)測節(jié)點的硬件電路設(shè)計和軟件開發(fā)，無線網(wǎng)關(guān)的設(shè)計與開發(fā)以及定位模塊的設(shè)計。經(jīng)過調(diào)試，物理層節(jié)點之間可以有效傳輸數(shù)據(jù)、穩(wěn)定工作。
　　 此外，本文提出了一種適用于無線

4、輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)接入MAC協(xié)議——R-MAC協(xié)議。與傳統(tǒng)的握手機(jī)制相比，R-MAC協(xié)議旨在簡化接入流程，減小協(xié)議的冗余度。該協(xié)議通過引入隨機(jī)接入階段和分配傳輸階段，綜合了競爭類和分配類協(xié)議的特點，可以較好應(yīng)用于無線輻射監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。利用OPNET軟件對該協(xié)議進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明R-MAC協(xié)議與傳統(tǒng)的競爭類協(xié)議相比，網(wǎng)絡(luò)吞吐量得到了較好提升并且改善了延時性能。
　　 本文還介紹了應(yīng)用層設(shè)計，包括應(yīng)用層軟件的設(shè)計過程和定位技術(shù)的

5、研究。應(yīng)用層軟件是基于.NET平臺的C#語言開發(fā)，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫功能。對定位技術(shù)的研究是本文的一個重點，定位技術(shù)采用MDS-MAP算法和基于接收信號強(qiáng)度指示(RSSI，ReceivedSignalStrengthIndicator)的測距技術(shù)。詳細(xì)分析了MDS-MAP算法和RSSI測距技術(shù)，并利用Matlab對該算法進(jìn)行了不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的仿真。仿真結(jié)果表明在連通度較好的網(wǎng)絡(luò)中，該算法具有較好性能，定位誤差較小。本文在應(yīng)用層軟