面向地震灾害的无线传感器网络硬件节点研制与应用

摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）技术作为21世纪最重要的技术之一，在环境监测、军事传感、应急医疗、工业和制造的远程控制等技术领域展示出了良好的应用前景。无线传感器网络通过大量远程分布的传感器节点来监测目标区域或者目标对象，节点自组织形成网络，利用多跳传输的方式，将传感器采集的信息最终传输给用户，具有较高的动态扩展能力和自组织能力，同时还具有抗干扰能力强等特点，所以无线传感器网络为重大灾害下的应急通信提供了一个良好的解决方案。
　　本文在对无线传感器网络、无线通信协议等相关知识进行学习和研究的基础上，通过分析与总结国内外无线传感器网络技术，从应用系统角度出发，设计并实现了面向地震灾害环境下的生命体征探测、人员定位的无线传感节点和网关节点；同时，根据系统的需求和所设计硬件节点的特点，分别对系统中的各个模块进行了应用设计，最终实现了面向地震灾害的无线传感器网络应用原型系统。在系统设计的过程中，本文首先从处理器模块、无线收发模块、传感器模块和电源模块这四个方面介绍了无线传感节点的硬件设计，然后介绍了嵌入式网关的硬件设计；其次，在节点硬件设计的基础上，为实现节点的有效应用，分别实现了适用于本系统的CC2430片上系统软件、传感器数据采集软件、节点定位软件、嵌入式网关软件和服务端软件，通过将这些软件加载到相应的硬件设备中，实现了设备之间的互连通信，并形成了较为完整的无线传感器网络应用原型系统；最后，总结了面向地震灾害的无线传感器网络应用原型系统，并对后续的研究工作进行了展望。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题来源及本人工作

1.3 本文组织

第二章 无线传感器网络概述

2.1 无线传感器网络概述

2.2 面向地震灾害的无线传感器网络应用系统概述

2.3 面向地震灾害的无线传感器网络应用系统结构

2.4 本章小结

第三章 面向地震灾害的无线传感器网络硬件节点设计

3.1 处理器模块设计

3.2 无线收发模块设计

3.3 传感器模块的设计

3.4 电源模块设计

3.5 节点整体电路设计

3.6 嵌入式网关模块设计

3.7 本章小结

第四章面向地震灾害的无线传感器网络应用设计

4.1 CC2430应用设计

4.2 传感器模块应用设计

4.3 定位节点应用设计

4.4 网关嵌入式应用设计

4.5 服务端应用设计

4.6 本章小结

第五章 性能与可靠性测试

5.1 引言

5.2 硬件测试

5.3 应用测试

5.4 系统集成测试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

图表清单

致谢