无线传感器网络测试系统初步开发及应用研究

摘要

本文针对实际测试工程中遇到的问题从理论和实践两方面进行研究. 理论方面，提出构建适用于建筑领域的无线传感器网络测试系统来解决测试困难的总体构想。针对目前无线传感器网络现存的基于集群结构的路由算法在选取簇首节点时存在的只考虑自身信息而忽视其他节点信息的问题，将微粒群算法应用于无线传感器网络中，提出基于改进微粒群算法的无线传感器网络分簇路由算法。仿真结果表明，该改进算法提高了无线传感器网络的性能，延长了网络的生命期.针对目前无线通讯中采用的循环冗余校验算法存在的编码或译码过程不完整和设计余数表困难两个问题，设计了完整的易于理解的CRC编码和译码程序，可实现纠正一位错误并检测出多于一位错误的功能。 实践方面，在对比分析不同方案基础上确定了节点设计总体方案.采用Zigbee的单芯片解决方案，选用Jennic公司基于Zigbee协议的将单片机和无线传输模块集成于一体的JN5139模块作为主控芯片加相应外围设备搭建硬件，并完成了节点硬件电路原理图的设计和相应的上、下位机软件改造设计，初步构建了一个最基本的无线传感器网络，可实现无线数据以“多跳”(包括跳数为1的情况)方式或中继传输方式进行采集和传输的功能。使用VC++6.0编写了具有“读”和“写”功能的串口程序，实现对数据采集过程的可视化，将不同类型的数据以文本文件的形式存储于PC机中的指定位置.对嵌入式实时操作系统的应用进行了初步研究.

目录

文摘

英文文摘

前言

声明

1绪论

1.1无线传感器网络概述

1.1.1论文研究的背景、目的与实际意义

1.1.2国内外研究及发展现状

1.2论文的研究内容、拟解决的关键问题

1.2.1论文的研究内容

1.2.2论文拟解决的关键问题

2本论文研究的理论部分

2.1使用改进微粒群算法优化无线传感器网络分簇过程

2.1.1概述

2.1.2现存的基于集群结构的网络路由算法存在的问题

2.1.3微粒群算法简介

2.1.4改进型微粒群算法

2.1.5基于改进型微粒群算法的无线传感器网络路由算法

2.1.6仿真算例

2.2差错控制

2.2.1概述

2.2.2 CRC校验的原理

2.2.3 CRC校验的生成多项式选取

2.2.4 CRC纠错能力分析

2.2.5 CRC的算法实现

2.2.6本论文中CRC校验的实际应用

2.3本章小结

3无线网络协议

3.1无线数据通信网络的各种国际标准简介和比较

3.2 Zigbee协议概述

3.2.1 IEEE802.15.4协议标准

3.2.2 Zigbee协议架构

3.3 Zigbee协议的技术特点

3.3.1 Zigbee与现有移动网和现有数传电台的比较

3.3.2 zigbee与红外通讯技术和一些无线标准的比较

3.3.3 Zigbee的技术参数和技术优势

3.4 Zigbee协议的应用

3.5本章小结

4本研究中无线传感器网络的设计

4.1系统整体设计原则及要实现的功能要求

4.1.1系统整体设计原则

4.1.2系统要实现的功能要求及总体方案

4.2系统硬件电路的设计和分析

4.2.1系统硬件架构

4.2.2无线通信模块和微处理器模块的设计

4.2.3电源设计

4.2.4其他外围电路设计

4.2.5硬件抗干扰的方法及实现

4.3系统软件设计

4.3.1软件设计的总体架构

4.3.2协调器(Coordinator)节点的软件设计

4.3.3路由器(Router)节点的软件设计

4.3.4串口读写数据及存储数据设计

4.4嵌入式操作系统

4.4.1嵌入式操作系统简介

4.4.2无线传感器网络操作系统设计要求

4.4.3典型的应用于无线传感器网络的操作系统

4.5本章小结

5课题的实际应用

5.1实际应用环境分析

5.2实验过程

5.3实验结论

6结论与展望

6.1课题实现的功能

6.2课题存在的不足和下一步的工作

附录

参考文献

研究生阶段发表论文情况

致 谢