基于WSN的探测传感器的研究

论文摘要

随着科技发展的脚步越来越快,人们已经置身于信息时代。作为一种新型的网络通信技术,无线传感器网络在近年来得到了极大地发展和应用,给人们的生活以及生产的各个领域都带来了深远的影响。现在它不仅能够感知、采集、传输和处理网络覆盖区域内被感知对象的监测信息,还可以通过远程操作或者编程的方式对被感知对象下达指令。无线传感器网络技术的核心部分是通信,一个稳妥、安全、可靠的传输机制才能保证监测信息的上传与指令的下达不会出现错误。在文中节点设计部分对节点通信的可靠性保障机制进行了介绍。节点通信的传输介质是电磁波,电磁波在空气中传输会发生信号衰落现象,对此有专门的信道衰落模型来描述。但由于受到无线传感器网络节点本身的物理特性以及应用范围的限制,这些通用的模型并不能完全准确描述出无线传感器网络的信道衰落。在本文中利用实验室自主研发的无线传感器网络系统在室内进行实验,分析不同环境下得到的实验数据,对衰落参数进行测算,最终确定了一个比较准确的无线传感器网络的信道衰落模型。这个模型有助于研究节点无线通信时信号强度变化的情况。目前无线传感器网络一般是利用传感器节点来实现信息的采集与通信,没有拓展其它的应用。本课题的研究目的是基于已经布设好的无线传感器网络,利用一个个的节点本身射频芯片的物理性能,来实现对环境温度的检测；同时,通过对节点无线通信时的参数进行分析,从载波侦听阈值以及信号强度的变化情况两方面着手,进行了人体探测理论方面的的研究,并通过实验得到了验证。使得原本只用于通信的传感器节点,通过软件编程的方式,在不增加外设传感器的前提下,拓展了温度检测以及人体探测的新功能,提高了网络节点的利用效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及实际意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 人体探测的现状
• 1.2.2 无线传感器网络应用现状
• 1.3 主要研究内容及章节安排
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 第2章 无线传感器网络节点通信及探测原理
• 2.1 无线传感器网络节点的通信
• 2.1.1 无线通信的历史
• 2.1.2 无线系统的调制方式
• 2.2 无线传感器网络节点的探测
• 2.2.1 移动目标的微波探测技术
• 2.2.2 节点探测的原理
• 2.3 WSN无线信道衰减模型
• 2.3.1 电磁波的传输特性
• 2.3.2 WSN节点模型参数的确定
• 2.4 系统结构及工作流程
• 2.4.1 系统结构
• 2.4.2 工作流程
• 第3章 节点设计
• 3.1 无线传感器网络节点硬件设计原则
• 3.2 传感器节点硬件设计
• 3.2.1 处理器模块
• 3.2.2 无线通信模块
• 3.2.3 检测模块
• 3.2.4 节点低功耗设计
• 3.3 汇聚节点硬件设计
• 3.3.1 处理器模块
• 3.3.2 有线通信模块
• 3.3.3 无线通信模块
• 3.3.4 存储模块
• 3.4 物理层设计
• 3.4.1 物理层功能及实现
• 3.4.2 物理层帧结构
• 3.5 MAC层设计
• 3.5.1 MAC层功能及实现
• 3.5.2 MAC层帧结构
• 3.5.3 传输可靠性机制
• 3.6 软件设计
• 第4章 基于WSN的探测传感器的实验
• 4.1 传感器节点的温度检测
• 4.1.1 温度检测原理
• 4.1.2 试验及数据分析
• 4.1.3 软件实现
• 4.2 传感器人体探测的阈值实现
• 4.2.1 阈值探测原理
• 4.2.2 阈值探测实现流程
• 4.2.3 阈值探测原理验证
• 4.3 传感器人体探测的信号强度实现
• 4.3.1 信号强度人体探测的原理
• 4.3.2 信号强度人体探测的实验设计及数据分析
• 4.3.3 信号强度人体探测的实现
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 相关工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间研究工作及参与的工程项目
• 学位论文评阅及答辩情况表