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移动感控互联平台的构建与测试

发布时间:2017-04-20 10:01

  本文关键词:移动感控互联平台的构建与测试,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:进入21世纪,无线传感器网络技术得到了突飞猛进的发展,在全球范围内引起了高度重视,并且得到了非常广泛的应用。无线传感器网络(WSN)是由部署在检测区域内大量的无线传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统,它具有布置简单、维护成本低等优点。为了满足无线传感器网络对环境感知,对网络节点和网络运行状态控制以及多个网络间互联的需求,本论文以移动感控互联平台为基础,充分结合无线传感器网络路由技术,在优化感控平台硬件、实现感控平台“睡眠-唤醒”机制以及改进WSN路由协议等方面做出突破,最终实现一个集WSN信息采集、汇聚,接口状态可实时控制的移动感控互联平台。具体来说,本论文的主要工作包含以下几个方面。首先,为了增强感控平台的可移动性,本论文在第一代感控平台的基础上对其硬件进行了重新设计,极大减小了感控平台尺寸。另外为了提供对下文“睡眠-唤醒”机制的支持,设计并实现了特定于感控平台硬件的电源管理模块驱动。其次,为了有效降低感控平台整体能耗,本论文从通用接口和GPS、WSN接口两方面对感控平台“睡眠-唤醒”机制进行了设计和实现。同时为了方便查看和更新各接口状态,本论文还设计并实现了感控平台的可视化界面系统。再次,本论文依托的实际项目的无线网路具有层次结构的特点,同时网络中任意节点发送数据的目的地只有一个,即汇聚节点。针对于这种层次型网络,本论文在Cluster-Tree路由协议的基础上,从路由建立和路由选择两方面对其进行优化,并在CC2530射频芯片上,采用基于IEEE802.15.4规范的MAC层软件包TIMAC对改进的Cluster-Tree路由协议进行了实现。最后,经过实际测试表明,采用分层设计的感控平台在尺寸上得到了极大精简,电源控制模块驱动能够有效地被各接口程序调用。同时,通过感控平台可视化界面系统可以实时查看和更新各接口模块的“睡眠-唤醒”状态。另外,与Cluster-Tree路由协议相比,改进的协议能够在网络建立时尽量降低网络层次,在数据转发时能够合理选择下一跳节点,进而减少数据转发过程中的跳数。本论文的工作表明以优化的异构多核感控平台和改进的Cluster-Tree路由协议为基础,能够满足无线传感器网络对信息感知、节点和网络控制以及网络间互联的需求,拥有广阔的应用前景。
【关键词】:无线传感器网络 Cluster-Tree路由协议 TIMAC
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212.9;TN929.5
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第1章 绪论9-15
  • 1.1 研究目的与意义9-10
  • 1.2 国内外研究现状10-13
  • 1.3 论文主要研究内容13
  • 1.4 论文结构13-15
  • 第2章 移动感控互联平台总体设计15-33
  • 2.1 移动感控互联平台软硬件架构15-17
  • 2.1.1 感控平台硬件架构15-16
  • 2.1.2 感控平台软件架构16-17
  • 2.2 感控平台优化设计方案17-18
  • 2.2.1 异构多核感控平台优化设计17
  • 2.2.2 基于异构多核处理器的寄存器驱动设计17-18
  • 2.3 以降低能耗为目的的睡眠唤醒机制设计方案18-20
  • 2.3.1 以降低能耗为目的的睡眠唤醒机制意义18
  • 2.3.2 通用接口睡眠唤醒机制设计18-19
  • 2.3.3 GPS和WSN接口睡眠唤醒机制设计19-20
  • 2.4 无线传感器网路路由协议设计方案20-32
  • 2.4.1 物理层与媒体访问控制层设计20-22
  • 2.4.2 网络层设计22-32
  • 2.4.3 应用层设计32
  • 2.5 本章小结32-33
  • 第3章 移动感控互联平台的实现33-60
  • 3.1 感控平台优化设计方案的实现33-36
  • 3.1.1 异构多核感控平台优化方案的实现33-34
  • 3.1.2 基于异构多核处理器的寄存器驱动实现34-36
  • 3.2 以降低能耗为目的的睡眠唤醒机制设计方案的实现36-44
  • 3.2.1 通用接口睡眠唤醒机制的实现36-39
  • 3.2.2 GPS和WSN接口睡眠唤醒机制的实现39-44
  • 3.2.3 感控平台可视化方案的实现44
  • 3.3 无线传感器网络路由协议设计方案的实现44-59
  • 3.3.1 PHY层和MAC实现44-51
  • 3.3.2 网络层实现51-57
  • 3.3.3 应用层实现57-59
  • 3.4 本章小结59-60
  • 第4章 系统测试及结果分析60-79
  • 4.1 测试平台的基本参数及实物图60-62
  • 4.1.1 感控平台节点60-62
  • 4.1.2 无线传感器节点62
  • 4.2 系统总体运行测试62-65
  • 4.3 以降低能耗为目的的感控平台睡眠唤醒机制的测试65-70
  • 4.3.1 实验目的65
  • 4.3.2 实验方案65-66
  • 4.3.3 实验结果与分析66-70
  • 4.4 无线传感器网络路由协议的测试70-78
  • 4.4.1 实验目的70
  • 4.4.2 实验方案70-71
  • 4.4.3 实验结果与分析71-78
  • 4.5 本章小结78-79
  • 结论79-80
  • 参考文献80-83
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果83-85
  • 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 朱红松;孙利民;;无线传感器网络技术发展现状[J];中兴通讯技术;2009年05期


  本文关键词:移动感控互联平台的构建与测试,,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:318401

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