基于TinyOS的无线传感器网络及模糊采集的研究与应用

发布时间：2017-08-15 08:14

  本文关键词：基于TinyOS的无线传感器网络及模糊采集的研究与应用

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【摘要】：无线传感器网络是在微电子技术、无线通讯和嵌入式等技术的快速发展中逐步被普遍研究的新型网络。它能够对监测环境内的对象进行实时监测、感知、采集以及处理,在各个领域具有广阔的应用前景。在目前的研究中,存在着无线传感器节点能量消耗高,通用2.4G频谱下干扰强、数据采集适用性等问题,本文在IEEE802.15.4c标准下对无线传感器网络进行了研究。本文研究了基于TinyOS的无线传感器网络,在硬件平台的设计以及软件移植的基础上提出了模糊逻辑的数据处理方法,该种方法能对数据进行有效处理后再进行传输,减少了无线通信的能量消耗。采用TI公司的超低功耗芯片MSP430F5419A作为微控制器,选取适用于无线传感器网络的780MHz通信频段的AT86RF212作为射频模块,附加SHT11温湿度传感器和TSL2561光照度传感器,设计了一款低功耗、适合WPAN频段的传感器硬件平台。经过对现有无线传感器网络操作系统的分析,选择组件化的TinyOS操作系统,完成操作系统到硬件平台的移植工作。针对应用程序的开发,实现了节点之间的点对点通信、串口通信、多跳传输等基本功能。为了降低通信耗能,对传感器采集的数据通过模糊逻辑进行处理,达到只传输有效数据的效果。并且把分发、汇聚协议在应用程序中进行融合,达到了对硬件节点的灵活配置和管理的目的。
【关键词】：无线传感器网络 TinyOS操作系统 MSP430F5419a 802.15.4c 模糊逻辑
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题研究意义与背景8-9
• 1.2 本文的研究内容及章节安排9-11
• 第二章 无线传感器网络与嵌入式操作系统11-22
• 2.1 无线传感器网络11-14
• 2.1.1 无线传感器网络的体系特征11-12
• 2.1.2 无线传感器网络的特点12-13
• 2.1.3 操作系统的设计需求13-14
• 2.2 典型无线传感器网络操作系统分析与比较14-17
• 2.2.1 现有的典型无线传感器网络操作系统14-16
• 2.2.2 TinyOS操作系统与其他WSN操作系统的比较16-17
• 2.3 TinyOS操作系统的搭建17-20
• 2.3.1 在ubuntu12.04中的搭建TinyOS2.1.218
• 2.3.2 nesC编程语言18-20
• 2.3.3 应用程序开发过程20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 无线传感器网络硬件节点平台22-34
• 3.1 硬件平台设计需求分析22-24
• 3.1.1 无线传感器网络硬件节点的设计要求22-23
• 3.1.2 长距离传输的可行性分析23-24
• 3.1.3 硬件平台的器件选择24
• 3.2 硬件平台构成与电路设计24-27
• 3.2.1 硬件平台的组织构成24-26
• 3.2.2 硬件平台的电路设计26-27
• 3.3 主要模块特点及电路设计27-33
• 3.3.1 微控制器模块27-28
• 3.3.2 无线射频模块28-30
• 3.3.3 传感器模块30-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 TinyOS操作系统的移植以及模糊采集的研究34-53
• 4.1 TinyOS硬件驱动移植34-41
• 4.1.1 硬件抽象架构34-35
• 4.1.2 微控制器驱动移植35-37
• 4.1.3 射频模块驱动移植37-39
• 4.1.4 传感器模块驱动移植39-41
• 4.2 分发汇聚协议的实现41-46
• 4.2.1 分发协议41-42
• 4.2.2 汇聚协议42-45
• 4.2.3 分发、汇聚协议融合分析45-46
• 4.3 模糊采集的研究46-52
• 4.3.1 模糊采集理论分析46-47
• 4.3.2 模糊采集方案47-49
• 4.3.3 温湿度光照度传感器的模糊采集49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 TinyOS节点平台的功能测试53-63
• 5.1 节点平台的基本功能测试53-56
• 5.1.1 本地编译测试53-54
• 5.1.2 节点间通信性能测试54-56
• 5.2 节点的组网功能测试56-58
• 5.2.1 应用程序56-57
• 5.2.2 测试过程57-58
• 5.3 节点的模糊数据采集测试58-62
• 5.3.1 应用程序设计59-60
• 5.3.2 测试过程60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 论文总结63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 附录1 攻读硕士学位期间参加的科研项目68-69
• 致谢69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘信新;邵明凯;;无线传感器网络操作系统TinyOS研究[J];计算机与数字工程;2007年07期

2 赵建华;刘宁;;TinyOS调度机制的研究与改进[J];西华大学学报(自然科学版);2008年02期

3 张Y，

本文编号：677108