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传感器技术 ——无线传感器网络课程设计 学院：信息科学技术学院 专业：08电子信息工程 姓名： 林盛涛 学号： 032 完成日期：2010-12-12 考试方式： 考 查 成绩： 无线传感器网络 1、前言??? 随着传感器技术信息，嵌入式计算技术信息，通信技术信息与半导体及微机电系统制造技术信息飞速发展，具有感知，计算存储与通信能力微型传感器使用于军事，工业，农业与宇航各领域。无线网络传感器是集传感器执行器，控制器与通信装置于一体。集传感及软件驱动控制能力，计算能力，通信能力于一身资源(计算，存储与能源)受限嵌入式设备。由这些微型传感器构成无线传感器网络能够实时监测，感知与收集网络分布区域内各种监测对象资料，并对这些资料进行处理，传送给需这些资料用户。无线传感器网络具有价格低廉，体积小，组网方便，灵活等特性。这里将无线传感器网络引入安全保护系统，充分发挥无线传感器网络优点，对提升智能仓库安全保护系统整体性能。智能仓库安全保护系统具有自身特性。其传感器节点能有针对性预先布置，因而具有相对固定网络拓扑构造，网络通信与路由协议等也具有其特性。传感器网络传感器网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。 ?? ?传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素，工程上三者分别对应于终端节点、路由、网关。传感节点之间可以相互通信，自己组织成网并通过多跳的方式连接至Sink（基站节点），Sink节点收到数据后，通过网关（Gateway）完成和公用Internet网络的连接。整个系统通过任务管理器来管理和控制这个系统。无线传感器网络主要由三个部分组成：节点、网关和软件。空间分布的测量节点通过与传感器连接对周围环境进行监控。监测到的数据无线发送至网关，网关可以与有线系统相连接，这样就能使用软件对数据进行采集、加工、分析和显示。路由器是一种特别的测量节点，可以使用它在WSN中延长距离以及增加可靠性。无线传感器网络通常具有如下主要特点： 　　(1)自组织。传感器网络系统的节点具有自动组网的功能，节点间能够相互通信协调工作。 ???? (2)多跳路由。节点受通信距离、功率控制或节能的限制，当节点无法与网关直接通信时，需要由其他节点转发完成数据的传输，因此网络数据传输路由是多跳的。 ???? (3)动态网络拓扑。在某些特殊的应用中，无线传感器网络是移动的，传感器节点可能会因能量消耗完或其他故障而终止工作，这些因素都会使网络拓扑发生变化。 ???? (4)节点资源有限。节点微型化要求和有限的能量导致了节点硬件资源的有限性。 针对环境及结构状态监测，我们设计了一种通用无线传感器网络硬件平台，该硬件平台由若干传感器节点、具有无线接收功能的Sink节点及一台计算机构成。无线传感器节点分布于需要监测的区域内，执行数据采集、处理和无线通信等工作，Sink节点接收各传感器的数据并以有线的方式将数据传送给计算机。在无线传感器网络中，节点任意散落在被监测区域内。节点以自组织形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传到Sink节点，最终借助长距离或临时建立的Sink链路将整个区域内的数据传送到远程中心进行集中处理。图给出了一般形式的无线传感器网络体系结构。 一般形式的无线传感器网络体系结构设计的节点实现机理是以ZigBee传输模块代替传统的串行通信模块，将采集到的信息数据以无线方式发送出去。该节点包含ZigBee无线传输模块、微控制器模块、传感器模块及接口电路、直流电源模块以及外部存储器等。为了降低传感器节点的成本，减小传感器节点的体积，我们采用Chipcon公司推出的高度整合的SoC芯片CC2430实现传感器节点的数据传输和处理功能。图是设计的无线传感器节点的结构框图。下面将分别介绍无线传感器节点中的几个主要功能模块。 无线传感器节点的结构框图 Sink节点的硬件设计 无线传感器网络内的信息与外部网络或处理终端间的连接需要通过Sink节点来实现，Sink节点是无线传感器网络与有线设备连接中转站，负责发送上层命令(如查询、分配ID地址等)，接收下层节点请求和数据，具有数据融合、请求仲裁和路由选择功能，是无线