一種低功耗無線傳感器網絡(WSN)數(shù)據采集系統(tǒng)的研究與設計.pdf

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

2、網絡數(shù)據采集系統(tǒng)的若干關鍵問題,得出了系統(tǒng)設計的基本要點。并在研究了當前數(shù)據采集系統(tǒng)方案弊端的基礎上,分析了無線傳感器網絡中的最優(yōu)網絡的建立、連接維持、自適應修復、減少數(shù)據包沖突等技術,并面向數(shù)據采集系統(tǒng)搭建了在功耗與延遲之間趨于平衡的協(xié)議。此協(xié)議棧可靈活應用于對功耗和延時有不同要求的應用環(huán)境。本文最后針對倉儲溫度監(jiān)測的應用環(huán)境,設計了無線傳感器網絡倉儲溫度監(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、耗等進行了較完整的測試、分析、評估和比較,結果證明協(xié)議具有長時間穩(wěn)定工作,功耗和延時能夠滿足應用需求等特性。本文的貢獻和創(chuàng)新點如下:1.分析了應用于數(shù)據采集系統(tǒng)的無線傳感器網絡的架構和應用需求,得出了多條設計基本要點,為今后基于無線傳感器網絡的數(shù)據采集系統(tǒng)提供了設計參考依據。2.使用了簇樹的網絡拓撲結構,并在網絡協(xié)議棧中使用了簇內連接保持、自適應修復等機制來保證網絡運行的可靠性和高效性。3.通過應答報文動態(tài)捎帶信息的方式實現(xiàn)低功耗與低時