支持无线网络传感器的超微型操作系统ZUOS研究与应用

摘要

随着普适计算时代的来临,集传感器、控制器、计算能力、通信能力于一身的无线网络传感器(Wireless Networked Sensors)将大量应用于普适计算领域.无线网络传感器必须满足小尺寸和低功耗,支持并发密集型操作,多样化的设计和使用以及健壮的操作等要求.其关键技术是系统软件对管理和操作这类设备的支持.为了解决这个问题,需要开发一种微型的微线程操作系统.该文以现有嵌入式操作系统和普适计算技术为基础设计了支持无线网络传感器的超微型操作系统ZUOS.首先以无线网络传感器的设计要求为依据,提出总体设计思想,然后从总体上进行并发控制设计和组件设计,尤其针对ZUOS的通讯、路由算法、传输控制和网络安全等关键部分进行了深入研究和重点设计,接着研究了系统编程语言nesC.最后,在ZUOS的支持下应用无线网络传感器技术对现有智能家居系统进行了改进.论文首先概述了普适计算模式对计算机领域的深远影响,然后分析了无线网络传感器的发展现状及其广泛的项目应用,最后介绍了智能家居的概念和发展现状,指出智能家居的发展方向离不开无线网络传感器的支持.第二章首先研究了无线网络传感器操作系统的设计要求,然后研究了其硬件设架构,在此基础上设计了支持无线网络传感器的超微型操作系统ZUOS,尤其重点设计了ZUOS的系统组件、通讯系统、路由算法、传输控制方法和网络安全,最后深入研究了支持ZUOS事件模型的编程语言.第三章首先研究了现有智能家居系统,然后在ZUOS的支持下应用无线网络传感器技术对其功能进行扩充.第四章在对现有工作进行总结的基础上对下一步的发展提出自己的想法和建议,最后展望了无线网络传感器的广范应用.该文的研究内容得到了国家高技术研究发展计划(863计划)的资助,项目编号2003AA1Z2080.

目录

文摘

英文文摘

1. 综述

1.1. 普适计算

1.2. 无线网络传感器

1. 2.1. 概念

1.2.2. 发展现状

1.2.3. 项目应用

1.3. 智能家居

1.3.1. 智能家居的概念

1.3.2. 智能家居的现状

1.3.3. 智能家居的发展

1.4. 研究内容与文章组织

2. ZUOS设计

2.1. 设计要求

2.2. 硬件架构

2.2.1. Rene2硬件架构

2.2.2. Mica硬件架构

2.3. 设计思想

2.4. 并发控制设计

2.5. 组件设计

2.6. 通讯系统

2.6.1. 主动消息

2.6.2. 系统实现

2.7. 路由算法

2.7.1. 算法介绍

2.7.2. 算法设计

2.8. 传输控制方法

2.8.1. 方法介绍

2.8.2. 具体设计

2.9. 网络安全设计

2.9.1. 安全应用要求

2.9.2. 网络安全协议设计

2.10.编程语言

2.10.1. nesC概述

2.10.2. nesC研究

2.10.3. nesC发展

3. 智能家居示范应用

3.1. 现有智能家居系统

3.2. 无线网络传感器应用

3.2.1. 位置感知

3.2.2. 环境控制

3.2.3. 一体化智能安防

3.2.4. 个人医疗保健

3.2.5. 其他应用

4. 总结和展望

5. 参考文献

6. 致谢