无线网络传感器数据管理关键技术研究

论文摘要

网络传感器的数据管理是网络化控制系统中的一个研究热点，也是一个难点。传感器作为控制系统中的一个部件，与控制器及执行器一样，都是控制网络中的一个独立节点，负责实时采集被控对象的输出数据，并按系统的要求处理和传输这些数据，所以如何有效、实时的管理和传输数据就显得非常的重要。为了使网络传感器节点的数据管理能符合实际工程的需要，本文在已构建的网络传感器硬件平台上，研究了网络传感器的硬件和软件的体系结构，在实时操作系统的支撑下，以网络传感器数据管理系统TinyDB为基础，研究了网络传感器数据库的查询优化理论，得出了实现网络传感器数据管理的方法和优化技术。具体研究内容如下：1、在研究传统数据库和传感器网络数据库系统各自的特性、实现技术和相关理论的基础上，得出了传感器网络的体系结构、数据的存储方法和数据库的结构模型；2、结合模型，设计了一数据库查询系统。主要包括数据库客户端和传感器节点端两大部分。客户端负责用户查询的发送、解析、表示、接收以及与网络间查询的执行。传感器节点负责网络查询的处理、节点目录和模式的管理、存储器管理和网络拓扑管理四个方面；3、从查询语言、查询处理优化、聚集操作与优化方面研究了无线传感器网络数据库的优化问题，并对无线网络控制系统进行了节能仿真，得出了节能优化策略。本文研究的网络传感器数据管理技术，实验和仿真结果表明是可行的，它为传感器网络节点数据管理的工程化提供了理论依据和实现技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线传感器网络研究现状
• 1.3 无线传感器网络的特点和应用
• 1.4 无线传感器网络数据库研究现状
• 1.5 课题研究的意义
• 1.6 本文研究的内容
• 第二章 无线网络传感器结构及数据管理分析
• 2.1 引言
• 2.2 无线传感器网络的体系结构
• 2.2.1 无线传感器网络结构
• 2.2.2 无线传感器节点结构
• 2.3 传感器节点的硬件平台
• 2.4 传感器节点的软件平台
• 2.4.1 软件结构
• 2.4.2 TinyOS 的概述
• 2.4.3 ZigBee 协议栈简介
• 2.5 数据管理系统研究的主要问题
• 2.6 小结
• 第三章 基于传感器网络的数据管理理论
• 3.1 引言
• 3.2 与传统分布式数据库系统的区别
• 3.3 传感器网络数据管理的系统结构
• 3.4 传感器网络数据存储技术
• 3.5 传感器网络数据索引技术
• 3.6 传感器网络数据库的数据模型
• 3.7 小结
• 第四章 无线传感器网络数据库系统分析
• 4.1 引言
• 4.2 传感器网络数据库的结构设计
• 4.3 嵌入式操作系统 TinyOS 分析
• 4.3.1 NesC 语言简介
• 4.3.2 TinyOS 的模块分析
• 4.4 数据库的客户端软件设计
• 4.4.1 查询解析和表示模块
• 4.4.2 查询的接收和发送模块
• 4.4.3 设备属性和性能信息模块
• 4.4.4 查询图形界面模块
• 4.5 数据库的网络节点端软件设计
• 4.5.1 传感器节点目录和模式管理器
• 4.5.2 查询处理操作
• 4.5.3 存储管理器
• 4.5.4 网络拓扑管理
• 4.6 实验仿真结果
• 4.7 小结
• 第五章 无线传感器网络查询优化技术
• 5.1 引言
• 5.2 查询语言
• 5.3 查询优化技术
• 5.3.1 元数据的描述
• 5.3.2 基于谓词操作的排序优化
• 5.3.3 基于事件的查询优化
• 5.4 聚集查询及优化
• 5.5 节能仿真分析
• 5.6 小结
• 第六章 总结
• 1、论文的工作
• 2、论文下一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 附录 B
• 个人简历 攻读硕士期间发表的论文及参加科研情况