基于数据为中心的无线传感器网络研究

基于数据为中心的无线传感器网络研究

论文摘要

无线传感器网络(WSN)作为一门新兴的学科正成为当今研究的热门领域,它是在微电子机械系统(MEMS)、计算机、通信、自动控制以及人工智能等学科飞速发展的基础之上孕育而成的。无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变了人类与自然界的交互方式。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界,从而极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界的能力。许多科学和商业杂志将无线传感器网络列为21世纪最具影响力的10大技术之一,将对人类未来的生产、生活产生深远的影响。本文主要以无线传感器网络数据传输为中心,从其安全性、可靠性、实时性以及数据融合技术等方面进行深入研究。首先从无线传感器网络节点的硬件设计出发,每个节点主要由四大功能模块组成:电源部分、处理器部分、无线通信部分、传感器部分。在对每部分进行深入了解的基础上,我们自行设计了一种无线传感器网络节点硬件电路,为算法的移植提供良好的硬件平台。完成硬件设计之后,需要进行的是算法的实现。本课题主要进行的多传感器节点的无线数据传输,主要从数据传输的安全性、可靠性及紧凑性出发,采取的数据处理算法有数据加密算法、数据校验算法及数据融合算法。在对现有的各种算法进行充分研究的基础之上,找出适合于无线传感器网络的数据加密算法(RC5)、校验算法(CRC-16)以及数据融合算法(均值法)。将每种算法编写完成之后,需要对各种算法进行较好的融合,然后组建一个小型无线传感器网络,再将融合后的算法移植到自行设计的网络平台中,对整个系统进行调试,测试算法的可行性。最终能够保证无线传感器网络节点之间数据传输的安全性、可靠性、实时性及紧凑性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 创新点摘要
  • 引言
  • 第一章 绪论
  • 1.1 无线传感器网络概述
  • 1.1.1 概述
  • 1.1.2 无线传感器网络发展历史
  • 1.2 无线传感器网络体系结构
  • 1.2.1 传感器网络结构
  • 1.2.2 传感器节点结构
  • 1.3 无线传感器网络的特征
  • 1.3.1 与现有网络的区别
  • 1.3.2 传感器节点的限制
  • 1.3.3 传感器网络的特点
  • 1.4 无线传感器网络的应用
  • 1.5 本文主要工作与论文安排
  • 第二章 无线传感器网络节点的硬件设计
  • 2.1 概述
  • 2.2 传感器节点的硬件设计
  • 2.2.1 微处理器模块
  • 2.2.2 无线通信模块
  • 2.2.3 传感器模块
  • 2.2.4 能量供应模块
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 算法分析与设计
  • 3.1 概述
  • 3.2 数据加密算法
  • 3.2.1 加密技术
  • 3.2.2 加密算法分析与比较
  • 3.2.3 RC5 加密算法
  • 3.3 数据校验算法
  • 3.3.1 概述
  • 3.3.2 CRC 循环冗余码校验算法
  • 3.4 数据融合算法
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 无线传感器网络系统组建与性能测试
  • 4.1 无线传感器网络拓扑结构
  • 4.2 系统组建
  • 4.3 算法移植
  • 4.3.1 硬件驱动程序
  • 4.3.2 数据处理算法程序
  • 4.4 系统的性能测试
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 附录1
  • 附录2
  • 附录3
  • 附录4
  • 发表文章目录
  • 致谢
  • 详细摘要
  • 相关论文文献

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